SMD Mavi LED 19-217 Veri Sayfası - Paketleme 2.0x1.25x0.8mm - Voltaj 2.6-2.9V - Güç 40mW - Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

19-217, modern elektronik uygulamalar için güvenilir gösterge ışığı ve arka aydınlatma çözümleri gerektiren durumlara özel olarak tasarlanmış, kompakt bir yüzey montajlı mavi ışık yayan diyottur. Cihaz, mavi spektrumda, tipik tepe dalga boyu 468 nanometre olacak şekilde ışık yayan InGaN (indiyum galyum nitrür) yarı iletken çip kullanır. Ana avantajı, mini paket boyutudur; bu, geleneksel telli bileşenlere kıyasla baskılı devre kartlarında önemli alan tasarrufu ve daha yüksek montaj yoğunluğu sağlar. Cihaz, RoHS (Zararlı Maddelerin Kısıtlanması), AB REACH yönetmeliği dahil olmak üzere çağdaş çevresel ve üretim standartlarına tam uyumludur ve halojensiz bir ürün olarak sınıflandırılır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

19-217 SMD LED tasarımı, mühendis ve tasarımcılara bir dizi kritik avantaj sunar. Küçük ve hafif yapısı, alan ve ağırlığın kilit kısıtlama faktörleri olduğu uygulamalar için onu son derece uygun kılar. Cihaz, 8mm taşıma bandı formunda, 7 inç çapında makaralara sarılı olarak tedarik edilir ve yüksek hızlı otomatik yüzey montaj ekipmanlarıyla tam uyumludur, böylece üretim sürecini basitleştirir. Bu LED aynı zamanda standart kızılötesi ve buhar fazı reflow lehimleme işlemleriyle de uyumludur. Başlıca hedef pazarları arasında otomotiv elektroniği (gösterge paneli ve anahtar arka aydınlatması için), telekomünikasyon ekipmanları (telefon ve faks makinesi göstergeleri için), LCD arka aydınlatma için tüketici elektroniği ürünleri ve genel gösterge ışığı uygulamaları yer alır.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine Analizi

Bu bölüm, doğru devre tasarımı ve güvenilirlik değerlendirmesi için kritik öneme sahip olan spesifikasyon belgesinde belirtilen temel elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı ve objektif bir analizini sunmaktadır.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Mutlak Maksimum Değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek stres limitlerini tanımlar. Bunlar normal çalışma koşulları değildir.

• Ters Gerilim (VR):5V. Ters öngerilim altında bu voltajın aşılması, eklem delinmesine yol açabilir.
• Sürekli İleri Akım (IF):10mA. Uygulanabilecek maksimum sürekli doğru akım.
• Tepe İleri Akım (IFP):40mA. Bu, maksimum izin verilen darbe akımıdır, görev döngüsü 1/10 ve frekans 1kHz olarak belirlenmiştir. Kısa süreli yüksek yoğunluklu darbeler için uygundur, ancak sürekli çalışma için uygun değildir.
• Güç Tüketimi (Pd):40mW. Paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür, formülü ileri yönlü voltaj (VF) * ileri yönlü akım (IF) şeklindedir. Bu sınırın yakınında çalışmak dikkatli bir ısıl yönetim gerektirir.
• Elektrostatik Deşarj (ESD) İnsan Vücudu Modeli (HBM):150V. Bu, göreceli olarak düşük bir ESD dayanımıdır ve cihazın elektrostatik deşarja karşı hassas olduğunu gösterir. Montaj ve işleme sırasında uygun ESD prosedürlerine uyulmalıdır.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-40°C ila +85°C. Cihazın yayınlanan özelliklerini karşıladığı garanti edilen ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +90°C.
• Lehimleme Sıcaklığı:Bu cihaz, 260°C'lik tepe sıcaklıkta, en fazla 10 saniye süreyle gerçekleştirilen reflow lehimleme işlemine veya her bir pim için 350°C'de en fazla 3 saniye süreyle yapılan elle lehimleme işlemine dayanabilir.

2.2 Optoelektronik Özellikler

Aksi belirtilmedikçe, bu parametreler standart test koşullarında (Ta=25°C ve IF=2mA) ölçülmüştür. LED'in optik performansını tanımlarlar.

• Işık Şiddeti (Iv):Değer aralığı minimum 7.2 mcd ile maksimum 18.0 mcd arasındadır. Tipik bir değer belirtilmemiştir, bu da performansın bir sınıflandırma sistemi ile yönetildiğini göstermektedir (Bkz. Bölüm 3).
• Görüş Açısı (2θ1/2):120 derece. Bu, ışık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü tam açıdır. 120° açı, alan aydınlatması ve arka aydınlatma için uygun olan geniş, yayılmış bir ışınım modeli sağlar.
• Tepe dalga boyu (λp):468 nm (tipik). Bu, spektral güç dağılımının maksimum değerine ulaştığı dalga boyudur.
• Baskın dalga boyu (λd):465.0 nm ila 470.0 nm. Bu, LED'in renginin insan gözü tarafından algılandığı tek dalga boyudur ve renk sınıflandırması için kullanılan bir parametredir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):25 nm (tipik). Bu, yayılan spektrumun, maksimum yoğunluğun yarısında (Yarı Yükseklikte Tam Genişlik - FWHM) ölçülen genişliğidir.
• İleri Yönlü Gerilim (VF):IF=2mA'de 2.60V ila 2.90V arası. Bu aralık, akım sınırlama devrelerinin tasarımı için kritik öneme sahiptir.
• Ters Yönlü Akım (IR):VR=5V'de maksimum 50 μA'dır. Veri sayfası, bu cihazın ters çalışma için tasarlanmadığını açıkça belirtir; bu parametre yalnızca test amaçlıdır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Seri üretimde performans tutarlılığını sağlamak için, LED'ler kritik parametrelere göre farklı sınıflara ayrılır. 19-217, üç boyutlu bir sınıflandırma sistemi kullanır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

2mA'de ölçülen ışık şiddetine göre, LED'ler dört sınıfa ayrılır (K1, K2, L1, L2).

• K1 Sınıfı:7.2 - 9.0 mcd
• Kademe K2:9.0 - 11.5 mcd
• Vites L1:11.5 - 14.5 mcd
• Vites L2:14.5 - 18.0 mcd

Kademe limitleri için ±%11 tolerans uygulanır.

3.2 Dominant Dalga Boyu Sınıflandırması

Bu ürün için renk kontrolü tek bir kademe içinde yapılır.

• Kademe X:465.0 - 470.0 nm. ±1nm'lik sıkı bir tolerans belirlenmiştir.

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

İleri yönlü gerilim, tutarlı bir akım sürücüsü tasarımına yardımcı olmak için üç sınıfa ayrılmıştır.

• Sınıf 28:2.60 - 2.70V
• Kademe 29:2.70 - 2.80V
• Vites 30:2.80 - 2.90V

±0.05V tolerans uygulayın.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, LED'in farklı çalışma koşulları altındaki davranışını anlamak için çok önemli olan birkaç karakteristik eğri grafiği sağlar.

4.1 Göreceli Işık Şiddeti vs. İleri Yönlü Akım

Bu eğri, ışık çıkışının akımla doğrusal bir ilişkisi olmadığını göstermektedir. Akım arttıkça artar, ancak sonunda doyuma ulaşır. Önerilen sürekli akımın (10mA) üzerinde çalışmak, verimliliğin azalmasına ve hızlanmış yaşlanmaya neden olabilir.

4.2 Göreceli Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı

Bu grafik, LED ışık çıkışının negatif sıcaklık katsayısını göstermektedir. Kavşak sıcaklığı arttıkça, ışık şiddeti azalır. 19-217 için, ortam sıcaklığı maksimum çalışma sınırı olan 85°C'ye yaklaştığında, çıkış önemli ölçüde düşer. Geniş bir sıcaklık aralığında tutarlı parlaklık gerektiren tasarımlarda bu durum mutlaka dikkate alınmalıdır.

4.3 İleri Akım Düşürme Eğrisi

Bu, güvenilirlik açısından en kritik grafiklerden biridir. Maksimum izin verilen sürekli ileri akımın ortam sıcaklığına bağlı fonksiyonunu gösterir. Sıcaklık arttıkça, maksimum güvenli akım azalır. 85°C'de izin verilen akım, 25°C'deki 10mA nominal değerinden çok daha düşüktür. Akımı azaltmamak, termal kaçak ve cihaz arızasına yol açabilir.

4.4 İleri Voltaj vs. İleri Akım

Bu IV (Akım-Gerilim) eğrisi, tipik bir diyot üstel ilişkisini göstermektedir. Gerilim, akımla logaritmik olarak artar. Bu eğri, uygun akım sınırlama direnci seçmek veya sabit akım sürücüsü tasarlamak için çok önemlidir.

4.5 Spektral Dağılım ve Işıma Modu

Spektrum, merkezi 468nm'de olan mavi emisyonu ve yaklaşık 25nm tam genişlikte yarı maksimum (FWHM) değerini doğrulamaktadır. Radyasyon deseni diyagramı, ışığın uzaysal dağılımını göstermekte ve belirtilen 120° görüş açısına sahip Lambert-benzeri bir emisyon desenini doğrulamaktadır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

19-217 standart SMD paketi kullanır. Anahtar boyutlar (birim: mm) yaklaşık 2.0mm gövde uzunluğu, yaklaşık 1.25mm genişlik ve yaklaşık 0.8mm yüksekliği içerir. Veri sayfası aksi belirtilmedikçe toleransı ±0.1mm olan detaylı çizimler sağlar. Anot ve katot açıkça işaretlenmiştir, bu montaj sürecinde doğru yönlendirme için çok önemlidir.

5.2 Polarite Tanımlama

LED'in çalışması için doğru polarite kritik öneme sahiptir. Paketleme, katodu tanımlamak için görsel bir işaret (genellikle bir çentik veya yeşil işaret) içerir. Tasarımcılar, PCB paketlemesinin bu yönle eşleştiğinden emin olmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Doğru işleme ve kaynak işlemi, verimlilik ve uzun vadeli güvenilirlik için kritik öneme sahiptir.

6.1 Depolama ve Nem Duyarlılığı

LED'ler, nem alıcılı nem geçirmez torbalarda paketlenmiştir. Bileşen kullanıma hazır olana kadar torba açılmamalıdır. Açıldıktan sonra, kullanılmayan parçalar ≤30°C ve ≤%60 bağıl nem (RH) koşullarında saklanmalı ve 168 saat (7 gün) içinde kullanılmalıdır. Bu süre aşılırsa, "patlamış mısır" etkisini (reflow sırasında buhar basıncından kaynaklanan paket çatlaması) önlemek için lehimlemeden önce 60±5°C'de 24 saat tavlama gereklidir.

6.2 Reflow Lehimleme Sıcaklık Profili

Kurşunsuz reflow lehimleme sıcaklık profili belirtir:

• Ön Isıtma:150-200°C, 60-120 saniye süreyle.
• Sıvı Faz Çizgisi Üzerindeki Süre (TAL):217°C üzerinde, 60-150 saniye süreyle.
• Tepe sıcaklığı:Maksimum 260°C, en fazla 10 saniye süreyle.
• Isıtma/Soğutma hızı:Maksimum ısıtma hızı 6°C/saniye, maksimum soğutma hızı 3°C/saniye.

Reflow lehimleme iki defayı geçmemelidir. LED gövdesine ısıtma sırasında uygulanan stres ve lehimleme sonrası PCB'nin eğilmesi önlenmelidir.

6.3 El Lehimleme ve Tamir

El ile lehimleme yapılması gerekiyorsa, havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı, her pime uygulama süresi 3 saniyeyi geçmemeli ve anma gücü 25W'ın altında bir havya kullanılmalıdır. Pinler arasında en az 2 saniyelik soğuma süresi bırakılmalıdır. Tamir işlemi şiddetle tavsiye edilmez. Kaçınılmazsa, lehim noktalarındaki mekanik gerilimi önlemek için iki pimi aynı anda ısıtmak üzere özel çift uçlu bir havya kullanılmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Makara ve Taşıyıcı Bant Özellikleri

Bileşenler, boyutları veri sayfasında sağlanan, embosslu taşıyıcı bant formunda sunulur. Taşıyıcı bant 8mm genişliğindedir ve standart 7 inç (178mm) çapındaki makaraya sarılmıştır. Her makara 3000 adet cihaz içerir.

7.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi, izlenebilirlik ve doğru uygulama için gerekli temel bilgileri içerir:

• P/N:Ürün numarası (örneğin, 19-217/BHC-XK1L2B11X/3T).
• QTY:Paketleme miktarı (3000 adet).
• KAT:Işık şiddeti sınıfı (örneğin, K1, L2).
• HUE:Renk Tonu / Baskın Dalga Boyu Derecesi (X).
• REF:İleri yönlü voltaj seviyesi (örneğin, 28, 29, 30).
• LOT No:Üretim parti numarası, izlenebilirlik için kullanılır.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Otomobil İç Aydınlatması:Gösterge paneli, düğmeler ve anahtarlar için arka aydınlatma. Geniş görüş açısı ve mavi renk, modern bir estetik yaratmak için uygundur.
• Tüketici Elektroniği:Uzaktan kumandalar, ev aletleri ve ses cihazlarındaki durum göstergeleri ve tuş arka aydınlatması.
• Telekomünikasyon ve Ağ Ekipmanları:Router, switch ve modemlerdeki bağlantı aktivitesi, güç ve durum göstergeleri.
• Genel Panel Göstergeleri:Küçük, güvenilir ve parlak mavi bir göstergeye ihtiyaç duyan herhangi bir uygulama.

8.2 Kritik Tasarım Hususları

1. Akım sınırlaması yapılmalıdır:LED ile seri olarak harici bir akım sınırlama direnci veya sabit akım sürücü kullanılmalıdır. İleri voltaj negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani sıcaklık arttıkça düşer. Akım sınırlaması olmadan, voltaj veya sıcaklıktaki küçük bir artış, büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına yol açabilir.
2. Isı Yönetimi:Çalışma ortamını göz önünde bulundurun. Özellikle yüksek ortam sıcaklığı veya PCB soğutmasının yetersiz olduğu durumlarda, uygun çalışma akımını seçmek için güç azaltma eğrisini kullanın.
3. ESD Koruması:LED kullanıcı tarafından erişilebilir ise, giriş hattında ESD koruması uygulayın ve montaj sırasında antistatik işlem prosedürlerini zorunlu kılın.
4. Optik Tasarım:120° görüş açısı geniş bir kapsama alanı sağlar. Odaklanmış bir ışın için (örneğin, belirli bir noktayı aydınlatma) yalnızca bu LED uygun değildir, ikincil optik elemanlar gereklidir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Birçok SMD mavi LED bulunmasına rağmen, 19-217'in parametre kombinasyonu onu belirli kullanım durumları için uygun kılar. Daha küçük paketlerle (örneğin 0402) karşılaştırıldığında, daha büyük boyutu sayesinde daha yüksek ışık çıkışı ve muhtemelen daha iyi ısı dağılımı sağlar. Yüksek güçlü LED'lerle karşılaştırıldığında, çok daha düşük bir çalışma akımına sahiptir, daha basit bir sürücü devresi gerektirir ve bu da onu gösterge uygulamalarında uygun maliyetli yapar. Halojen içermediğinin ve REACH standartlarına açıkça uygun olduğunun belirtilmesi, katı çevre düzenlemelerine sahip pazarlar (örneğin AB) için önemli bir farklılaştırıcı faktördür.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Akım Sınırlama Direnci Neden Kesinlikle Gereklidir?

LED'ler voltajla değil, akımla sürülen cihazlardır. V-I karakteristiği üstel bir eğridir. Yaklaşık 2.8V tipik ileri voltajında, besleme voltajındaki küçük bir değişim veya LED'in Vf değerinin ısınma nedeniyle düşmesi, akımda ani bir artışa, maksimum derecelendirmenin aşılmasına ve cihazın hasar görmesine yol açabilir. Direnç, Ohm Kanunu'na (I = (Besleme Voltajı - Vf) / R) göre sabit bir akım belirler.

10.2 Bu LED'i Doğrudan 3.3V veya 5V Lojik Çıkışı ile Sürebilir miyim?

Hayır, doğrudan sürülemez.Mikrodenetleyicinin GPIO pinleri, genellikle bir LED'e güvenli ve sürekli olarak yeterli akımı sağlayamaz (genellikle 20-25mA ile sınırlıdır) ve akım regülasyonu özelliğinden yoksundur. Seri bir direnç kullanmalısınız. 3.3V besleme için, hedef akım 5mA ve Vf 2.8V ise, direnç değeri R = (3.3V - 2.8V) / 0.005A = 100 ohm olmalıdır. Mikrodenetleyici pininin akım çıkış kapasitesini mutlaka kontrol edin.

10.3 120° görüş açısı tasarımım için ne anlama geliyor?

Bu, ışığın geniş bir koni şeklinde yayıldığı anlamına gelir. LED'in birden fazla açıdan görülebilmesi gereken durumlar (örneğin, panel göstergeleri) için idealdir. Odaklanmış bir ışık demeti gerekiyorsa (örneğin, belirli bir noktayı aydınlatmak), yalnızca bu LED uygun değildir, ikincil optik elemanlar gereklidir.

10.4 Nem önleyici torbadan çıkarıldıktan sonraki 7 günlük atölye ömrü ne kadar kritiktir?

Lehimleme işlemi için oldukça kritiktir. Plastik paketleme içine emilen nem, yüksek sıcaklıktaki lehimleme döngüsü sırasında buhara dönüşerek iç katmanların ayrılmasına veya çatlamasına ("patlamış mısır" etkisi) neden olur ve bu da anında veya potansiyel arızalara yol açar. Torba açık kalma süresi 168 saati aşarsa, ön ısıtma prosedürü izlenmelidir.

11. Gerçek Tasarım ve Kullanım Örnekleri

Senaryo: Tüketici seviyesi bir yönlendirici için durum göstergesi tasarımı.LED, "Güç Açık" ve "WAN Etkin" (yanıp sönen) durumlarını göstermelidir. Sistem 3.3V güç hattı kullanır. Uzun ömür sağlamak ve mikrodenetleyici üzerindeki yükü önlemek için, LED'leri anahtarlamak üzere harici bir transistör (örneğin, küçük bir NPN veya NFET) kullanılır. LED anodu ile 3.3V güç hattı arasına bir seri direnç yerleştirilir; transistör katodu toprağa bağlar. Sürekli "Güç" göstergesi için muhafazakar bir 5mA akım seçilir ve tüm koşullarda parlaklığı garanti etmek için maksimum Vf 2.9V kullanılarak hesaplama yapılır: R = (3.3V - 2.9V) / 0.005A = 80 Ohm (standart 82 Ohm direnç kullanılır). LED'deki güç tüketimi Pd = Vf * If = 2.9V * 0.005A = 14.5mW'dir, bu değer 40mW maksimum değerin çok altındadır ve potansiyel olarak sıcak bir kasa içinde bile mükemmel güvenilirlik sağlar.

12. Çalışma Prensibi Özeti

19-217 LED, yarı iletken bir p-n eklemindeki elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Aktif bölge InGaN'dan oluşur. Eklem iç potansiyelini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bu taşıyıcılar yeniden birleştiğinde, enerjilerini foton (ışık) olarak salıverirler. InGaN alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler; bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyuna (rengine) karşılık gelir - bu durumda mavi (yaklaşık 468 nm). Epoksi kapsülleme, yarı iletken çipi korumak, mekanik stabilite sağlamak ve ışık çıktısını şekillendirmek için ana mercek görevi görmek üzere kullanılır.

13. Teknoloji Trendleri ve Arka Plan

Bu cihaz, LED teknolojisinde olgunlaşmış ve maliyet açısından optimize edilmiş bir segmenti temsil eder. InGaN kullanarak mavi ışık üretmek oldukça yerleşmiş bir teknolojidir. Gösterge tipi SMD LED'lerdeki mevcut trendler birkaç alana odaklanmaktadır: 1)Miniaturizasyon:19-217'den daha küçük paketler (örneğin 0402, 0201) sunarak, ultra yüksek yoğunluklu devre kartları için kullanım sağlar. 2)Daha Yüksek Verimlilik:Yeni çip tasarımları ve malzemeler, lümen başına watt değerini sürekli artırarak daha düşük çalışma akımı ve daha düşük güç tüketimi sağlar. 3)Daha yüksek güvenilirlik ve tutarlılık:Gelişmiş üretim ve binleme teknolojileri daha sıkı parametre dağılımı sağlar.4)Geniş kapsamlı çevresel uyumluluk:Bu cihazın da gösterdiği gibi, RoHS, REACH ve halojensiz standartlarına uygunluk artık küresel pazara girmenin temel bir gerekliliği haline gelmiştir. 19-217, en ileri performans yerine kanıtlanmış, güvenilir ve standartlaştırılmış bileşenleri tercih eden uygulamalar için uygundur.