Yandan Görünüşlü Kırmızı SMD LED 57-21 Serisi - Paket Ölçüleri 2.0x1.25x0.7mm - İleri Gerilim 1.75-2.35V - Işık Şiddeti 45-112mcd - Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

57-21 serisi, yandan görünüşlü Yüzey Montaj Cihazı (SMD) Işık Yayan Diyot (LED) ailesini temsil eder. Bu spesifik doküman, parlak kırmızı ışık üretmek için AlGaInP (Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit) yarı iletken çip kullanan kırmızı varyantı detaylandırır. Cihaz, alanın kısıtlı olduğu ve yandan ışık yayılımının gerekli olduğu uygulamalar için özel olarak tasarlanmış kompakt, alçak profilli paketi ile karakterize edilir.

1.1 Temel Avantajlar ve Ürün Konumlandırması

Bu LED serisinin birincil tasarım avantajları, paket mimarisinden kaynaklanmaktadır. Optimize edilmiş bir iç yansıtıcı tasarımı sayesinde tipik olarak 120 derece olan geniş bir görüş açısına sahiptir. Bu, bileşeni, verimli bağlantı ve düzgün yandan aydınlatmanın kritik olduğu ışık kılavuzu veya ışık borusu uygulamaları için son derece uygun kılar. Ayrıca, cihaz düşük akım seviyelerinde çalışır, bu da pil ile çalışan taşınabilir elektronikler ve güç tüketiminin önemli bir endişe olduğu diğer uygulamalar için idealdir. Ürün, kurşunsuz olarak üretilir ve RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) direktifine uygundur.

1.2 Hedef Uygulamalar

Yandan görünüşlü form faktörü, geniş görüş açısı ve düşük güç gereksinimi kombinasyonu, hedef pazarını tanımlar. Başlıca uygulama alanları arasında, özellikle cep telefonları, tabletler ve dizüstü bilgisayarlar gibi ince tüketici elektroniğinde tam renkli Sıvı Kristal Ekranların (LCD) arka aydınlatması yer alır. Ayrıca, ofis otomasyonu (OA) ekipmanlarında durum göstergeleri ve çeşitli elektronik cihazlarda geleneksel minyatür ampullerin modern, verimli bir yedeği olarak uygundur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, standart test koşullarında (Ta=25°C) cihaz için belirtilen temel elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı, objektif bir yorumunu sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Normal çalışma için tasarlanmamıştır.

• Ters Gerilim (V_R):5V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması, eklem arızasına neden olabilir.
• İleri Akım (I_F):25 mA DC. İzin verilen maksimum sürekli akım.
• Tepe İleri Akımı (I_FP):60 mA. Bu yalnızca darbe koşullarında (1 kHz'de %10 görev döngüsü) izin verilir, çoğullama veya kısa süreli yüksek parlaklık sinyalleri için kullanışlıdır.
• Güç Dağılımı (P_d):60 mW. Paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güç.
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı:Sırasıyla -40°C ila +85°C ve -40°C ila +100°C, endüstriyel ve genişletilmiş çevresel aralıklar için uygunluğunu gösterir.
• Elektrostatik Deşarj (ESD):2000V (İnsan Vücudu Modeli). Montaj sırasında temel ESD işleme önlemleri gerektiren standart bir seviye.
• Lehimleme Sıcaklığı:260°C'de 10 saniye yeniden akış lehimleme veya 350°C'de 3 saniye elle lehimleme belirtilmiştir, bu da PCB montajı için termal profil limitlerini tanımlar.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, I_F= 10mA standart test akımında ölçülür ve cihazın performansını tanımlar.

• Işık Şiddeti (I_v):45 mcd (min) ila 112 mcd (max) arasında değişir, tipik tolerans ±%11'dir. Bu, kırmızı ışık çıkışının algılanan parlaklığıdır.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):120 derece (tipik). Işık şiddetinin maksimum değerinin yarısına düştüğü tam açıdır, geniş, dağınık yayılım modelini doğrular.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):617.5 nm ile 633.5 nm arasında. Bu, kırmızı ışığın algılanan rengini (tonunu) tanımlar. Hassas renk eşleştirmesi için ±1 nm tolerans belirtilmiştir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):Tipik olarak 632 nm, yayılan ışığın spektral tepe noktasını gösterir, baskın dalga boyundan biraz farklı olabilir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):Tipik olarak 20 nm, tepe dalga boyu etrafındaki yayılan spektrumun genişliğini tanımlar.
• İleri Gerilim (V_F):10mA'de 1.75V ile 2.35V arasında, ±0.1V toleransla. Bu, akım sınırlayıcı devre tasarımı için kritiktir.
• Ters Akım (I_R):5V ters öngerilimde maksimum 10 µA, iyi eklem kalitesini gösterir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Seri üretimde tutarlılığı sağlamak için LED'ler performans sınıflarına ayrılır. Bu, tasarımcıların renk ve parlaklık için belirli gereksinimleri karşılayan parçaları seçmesine olanak tanır.

3.1 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Dalga boyu sınıfları 'A' kodu altında gruplandırılır ve dört alt sınıfa (E4, E5, E6, E7) ayrılır, her biri 617.5 nm'den 633.5 nm'ye kadar 4 nm'lik bir aralığı kapsar. Bu, birden fazla birimde tutarlı renk görünümü gerektiren uygulamalar için çok önemli olan, çok spesifik kırmızı tonlarına sahip LED'lerin seçilmesine olanak tanır.

3.2 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Parlaklık dört gruba ayrılır: P1 (45-57 mcd), P2 (57-72 mcd), Q1 (72-90 mcd) ve Q2 (90-112 mcd). Bu, gerekli parlaklık seviyelerine göre seçim yapmayı, potansiyel olarak güç tüketimini optimize etmeyi veya spesifik fotometrik gereksinimleri karşılamayı sağlar.

3.3 İleri Gerilim Sınıflandırması

İleri gerilim, üç sınıfla 'B' kodu altında gruplandırılır: 0 (1.75-1.95V), 1 (1.95-2.15V) ve 2 (2.15-2.35V). V_Fsınıfının bilinmesi, özellikle pil ile çalışan cihazlarda, voltaj düşüşünü ve güç kaybını en aza indirmek için verimli sürücü devreleri tasarlamada önemli olabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, değişen koşullar altında cihaz davranışı hakkında daha derin bir içgörü sağlayan çeşitli karakteristik eğriler içerir.

4.1 İleri Akım vs. İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

Bu eğri, bir yarı iletken diyot için akım ve gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Bu LED için, 25°C'de, gerilim çok düşük akımlarda yaklaşık 1.6V'dan 40mA'de yaklaşık 2.8V'ye yükselir. Eğri, çalışma noktasını belirlemek ve uygun bir akım sınırlayıcı direnç veya sabit akım sürücüsü tasarlamak için gereklidir.

4.2 Bağıl Işık Şiddeti vs. İleri Akım

Bu grafik, ışık çıkışının akımla arttığını ancak doğrusal olmadığını gösterir. Daha yüksek akımlarda doygunluğa eğilim gösterir. Ayrıca, darbe çalışmasının (%10 görev döngüsü) etkisini gösterir; burada, ortalama güç dağılım limitlerini aşmadan anlık daha yüksek parlaklık elde etmek için daha yüksek tepe akımları kullanılabilir.

4.3 İleri Akım Düşürme Eğrisi

Bu kritik bir termal yönetim grafiğidir. Ortam sıcaklığının (T_a) bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı gösterir. Sıcaklık arttıkça, aşırı ısınmayı önlemek için maksimum akım azaltılmalıdır. Örneğin, 85°C'de, maksimum sürekli akım, 25°C'deki 25mA derecelendirmesinden önemli ölçüde daha düşüktür.

4.4 Spektrum Dağılımı

Spektral çizim, LED'in tek renkli doğasını doğrular, tipik 20 nm bant genişliği ile yaklaşık 632 nm civarında tek bir tepe gösterir. Görünür spektrumun diğer kısımlarında minimum emisyon vardır, bu da yüksek saflıkta kırmızı AlGaInP LED'in karakteristiğidir.

4.5 Radyasyon Deseni (Polar Diyagram)

Bu diyagram, 120 derecelik görüş açısını görsel olarak temsil eder. Yoğunluk, polar bir grafik üzerinde çizilir, yoğunluğun 0 derecede (çipe dik) en yüksek olduğu ve merkezden ±60 derecede düzgün bir şekilde %50'ye düştüğü geniş, Lambert-benzeri bir yayılım modeli gösterir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Paket Ölçüleri ve Ayak İzi

Cihaz, kompakt bir yandan görünüşlü SMD paketine sahiptir. Temel ölçüler arasında yaklaşık 2.0 mm gövde uzunluğu, 1.25 mm genişlik ve 0.7 mm yükseklik bulunur. Detaylı mekanik çizimler, PCB düzeni ve uygun lehimleme ve hizalamayı sağlamak için gerekli olan tüm kritik ölçüleri, pad konumlarını ve toleransları (tipik olarak ±0.1mm) belirtir.

5.2 Polarite Tanımlama

Katot tipik olarak paket üzerinde işaretli bir köşe veya bir çentik ile tanımlanır. Doğru çalışmayı sağlamak için yerleştirme sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Yeniden Akış Lehimleme Parametreleri

Bileşen, 260°C tepe sıcaklığında 10 saniyeye kadar kurşunsuz yeniden akış lehimleme işlemleri için derecelendirilmiştir. Bu, standart IPC/JEDEC J-STD-020 profilleri ile uyumludur. 350°C'de bir havya ile elle lehimleme de her bacak için maksimum 3 saniye izin verilir, termal hasardan kaçınmak için dikkatli bir teknik gerektirir.

6.2 Nem Hassasiyeti ve Depolama

LED'ler, yeniden akış sırasında "patlamış mısır" (paket çatlaması) etkisine neden olabilecek nem emilimini önlemek için nem geçirmez bariyer torbalarında nem alıcı ile paketlenir. Mühürlü torba açıldıktan sonra, bileşenler belirli bir zaman dilimi içinde (açıkça belirtilmemiş ancak paketleme ile ima edilmiştir) kullanılmalı veya lehimlemeden önce standart MSL (Nem Hassasiyet Seviyesi) prosedürlerine göre kurutulmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Otomatik montaj için, bileşenler, makaralara sarılmış kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Şerit genişliği, yuva aralığı ve makara boyutları, standart SMD yerleştirme ekipmanları ile uyumlu olacak şekilde belirtilmiştir. Her makara 500 adet içerir.

7.2 Etiket Açıklaması ve Parça Numaralandırması

Makara etiketi, izlenebilirlik ve doğru uygulama için kritik bilgiler içerir: Parça Numarası (PN), Müşteri Parça Numarası (CPN), miktar (QTY), parti numarası (LOT NO) ve Işık Şiddeti (CAT), Baskın Dalga Boyu (HUE) ve İleri Gerilim (REF) için spesifik performans sınıfları. 57-21/R6C-AP1Q2B/BF parça numarası muhtemelen seriyi, rengi ve spesifik sınıf kodlarını kodlar.

8. Güvenilirlik ve Kalifikasyon Testleri

Ürün, %90 güven seviyesi ve %10 Parti Tolerans Yüzde Kusurlu (LTPD) ile gerçekleştirilen bir dizi güvenilirlik testine tabi tutulur. Temel testler şunları içerir:

• Yeniden Akış Lehimleme:Montaj termal profili boyunca hayatta kalabilirliği doğrular.
• Sıcaklık Döngüsü & Termal Şok:-40°C ila +100°C arasındaki termal genleşme streslerine karşı dayanıklılığı test eder.
• Yüksek/Düşük Sıcaklık Depolama:Aşırı çalışmayan koşullar altında uzun vadeli stabiliteyi değerlendirir.
• DC Çalışma Ömrü:Zamanla performans düşüşünü değerlendirmek için 20mA'de 1000 saatlik bir ömür testi.
• Yüksek Sıcaklık/Nem (85°C/%85 RH):Korozyona veya diğer arızalara neden olabilecek nemli ısıya karşı direnci test eder.

9. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

9.1 Tipik Uygulama Devreleri

En yaygın sürüş yöntemi basit bir seri dirençtir. Direnç değeri (R) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_besleme- V_F) / I_F. Hesaplama için maksimum V_F(2.35V) kullanmak, parçadan parçaya değişiklik olsa bile akımın istenen seviyeyi aşmamasını sağlar. Örneğin, 5V besleme ve 10mA hedef I_File: R = (5V - 2.35V) / 0.01A = 265 Ω. Standart bir 270 Ω direnç uygun olacaktır. Kararlı parlaklık gerektiren veya değişken bir voltaj kaynağından (pil gibi) çalışan uygulamalar için, sabit akım sürücüsü önerilir.

9.2 Işık Borusu Bağlantısı için Tasarım

Geniş görüş açısı ve paket tasarımı, ışık boruları için optimize edilmiştir. En iyi sonuçlar için, LED, ışık kılavuzunun girişine mümkün olduğunca yakın konumlandırılmalıdır. Işık borusunun malzemesi ve yüzey bitirmesi (örneğin, akrilik, polikarbonat) ve herhangi bir büküm veya özellik, nihai ışık çıkışı düzgünlüğünü ve verimliliğini etkileyecektir. Karmaşık tasarımlar için genellikle optik simülasyon veya prototipleme gereklidir.

9.3 Termal Yönetim Hususları

Güç dağılımı düşük olsa da, yüksek ortam sıcaklıklarında veya yüksek akımlarda sürekli çalışma dikkat gerektirir. Düşürme eğrisine uyulmalıdır. PCB padleri etrafında yeterli bakır alan sağlamak, ısıyı dağıtmaya ve LED performansını ve ömrünü korumaya yardımcı olur.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu yandan görünüşlü LED serisinin temel farklılaştırıcıları, özelliklerinin spesifik kombinasyonudur: yandan yayılım form faktörü, entegre yansıtıcı ile sağlanan çok geniş 120 derecelik görüş açısı ve yüksek verimli kırmızı ışık için AlGaInP teknolojisinin kullanımı. Üstten görünüşlü LED'lerle karşılaştırıldığında, PCB düzlemine paralel aydınlatma sağlar, bu da kenar aydınlatmalı ekranlar için gereklidir. Diğer yandan görünüşlü LED'lerle karşılaştırıldığında, optimize edilmiş iç yansıtıcısı, ışık kılavuzlarına daha yüksek bağlantı verimliliği hedefler. AlGaInP çipinin düşük ileri gerilimi, bazı eski teknolojilere kıyasla daha yüksek genel elektriksel verimliliğe katkıda bulunur.

11. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

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

C: Evet, sürekli ileri akım için Mutlak Maksimum Değer 25mA'dir, bu nedenle ortam sıcaklığı limitler içinde olduğu sürece (düşürme eğrisine bakınız) 20mA güvenli çalışma alanı içindedir.

S: Işık Şiddetinde neden bu kadar geniş bir aralık var (45-112 mcd)?

C: Bu tam üretim yayılımıdır. Sınıflandırma sistemi (P1, P2, Q1, Q2) aracılığıyla, üreticiler ve müşteriler, nihai ürünlerinde tutarlılığı sağlamak için çok daha dar bir parlaklık aralığında parçalar seçebilir.

S: Baskın ve Tepe Dalga Boyu arasındaki fark nedir?

C: Tepe Dalga Boyu (λ_p) en yüksek spektral gücün tek noktasıdır. Baskın Dalga Boyu (λ_d), tüm emisyon spektrumunu ve gözün hassasiyetini dikkate alarak, insan gözü tarafından algılanan rengi en iyi temsil eden hesaplanmış bir değerdir. λ_drenk spesifikasyonu için daha alakalıdır.

S: Akım sınırlayıcı bir direnç her zaman gerekli midir?

C: Evet. Bir LED akım kontrollü bir cihazdır. İleri gerilimi nispeten sabittir, ancak akım küçük gerilim artışlarıyla hızla artabilir. Termal kaçak ve LED'in tahribatını önlemek için bir direnç veya aktif sabit akım devresi gereklidir.

12. Pratik Kullanım Örneği

Senaryo: Taşınabilir bir tıbbi cihaz için durum göstergesi tasarımı.

Cihaz, yandan görülebilen kırmızı bir "bekleme/şarj" göstergesi gerektirir. Yeterli görünürlük için Q1 parlaklık sınıfında (72-90 mcd) bir 57-21 serisi LED seçilir. Cihaz, 3.3V regüleli bir besleme ile çalışır. Uzun pil ömrü için muhafazakar bir I_F= 8mA hedeflenir ve en kötü durum hesaplaması için maksimum V_F= 2.35V kullanılır: R = (3.3V - 2.35V) / 0.008A = 118.75 Ω. 120 Ω'luk bir direnç seçilir. LED, PCB'nin kenarına yerleştirilir ve ışığı cihaz kasanın küçük bir penceresine yönlendiren kalıplanmış bir akrilik ışık borusu ile hizalanır. Geniş görüş açısı, cihaza eğik bir açıdan bakıldığında bile göstergenin görünür olmasını sağlar.

13. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bu LED'de ışık yayılımı, AlGaInP'den yapılmış bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesansa dayanır. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler, aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. Bu yeniden birleşme sırasında açığa çıkan enerji, foton (ışık) olarak yayılır. AlGaInP alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler, bu da yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler, bu durumda kırmızı spektrumda (~632 nm). İç yansıtıcı ve şeffaf epoksi lens, ışık çıkışını istenen geniş açılı desene şekillendirir.

14. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

57-21 serisi gibi yandan görünüşlü SMD LED'ler, alan kısıtlı arka aydınlatma ve gösterge için olgun ve optimize edilmiş bir çözümü temsil eder. Bu segmentteki trend, daha küçük paket boyutlarına (örneğin, 1.0mm yükseklik veya daha az), daha yüksek verimliliğe (vat başına daha fazla lümen) ve daha sıkı sınıflandırma yoluyla geliştirilmiş renk tutarlılığına doğru devam etmektedir. Ayrıca, dahili akım sınırlayıcı dirençler veya IC sürücüleri ile LED'ler gibi diğer bileşenlerle entegrasyon vardır. Mikro-LED'ler ve gelişmiş OLED'ler gibi daha yeni teknolojiler doğrudan ekran uygulamaları için ortaya çıkarken, ayrık yandan görünüşlü LED'lerin basitliği, güvenilirliği ve maliyet etkinliği, öngörülebilir gelecek için ikincil aydınlatma ve durum göstergesi rollerinde devam eden geçerliliklerini sağlar.