SMD LED LTST-C990NRKT-PO Veri Sayfası - AlInGaP Kırmızı - 20mA - 900-2240mcd - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED lambasının tam teknik özelliklerini sağlar. Bu bileşen, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montajı için tasarlanmış olup, alan kısıtlı uygulamalar için ideal olan minyatür bir forma sahiptir. Temel işlevi, çeşitli elektronik ekipmanlarda görsel gösterge veya arka ışık kaynağı olarak hizmet etmektir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

LED, modern elektronik üretimi için birkaç önemli avantaj sunar. Yüksek ışık verimliliği sağlayan Ultra Parlak bir AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) çip kullanır. Cihaz, EIA standartlarına uygun olarak 7 inç çapındaki makaralara sarılmış 8mm şerit üzerinde paketlenmiştir ve bu da onu yüksek hızlı otomatik yerleştirme ekipmanlarıyla tam uyumlu hale getirir. Ayrıca, kurşunsuz (Pb'siz) montaj hatlarında yaygın olarak kullanılan standart kızılötesi (IR) reflow lehimleme işlemlerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır, böylece PCB'ye güvenilir bir şekilde bağlanmasını sağlar. Ürün, Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) yönergesine uygundur.

Hedef uygulamalar geniştir; telekomünikasyon ekipmanları, ofis otomasyon cihazları, ev aletleri ve endüstriyel kontrol sistemlerini kapsar. Özel kullanımlar arasında tuş takımı ve klavye arka aydınlatması, durum göstergesi ışıkları, mikro ekranlara entegrasyon ve genel sinyal veya sembol aydınlatması yer alır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, LED'in mutlak sınırlarını ve çalışma karakteristiklerini detaylandırır. Aksi belirtilmedikçe tüm parametreler 25°C ortam sıcaklığında (Ta) tanımlanmıştır.

2.1 Mutlak Maksimum Derecelendirmeler

Bu derecelendirmeler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez.

• Güç Dağılımı (Pd):62.5 mW. Bu, LED paketinin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güç miktarıdır.
• Tepe İleri Akımı (I_F(PEAK)):60 mA. Bu, izin verilen maksimum anlık ileri akımdır, genellikle termal stresi yönetmek için darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) belirtilir.
• Sürekli DC İleri Akımı (I_F):25 mA. Bu, sürekli çalışma için önerilen maksimum akımdır.
• Ters Voltaj (V_R):5 V. Bu değeri aşan bir ters voltaj uygulamak, bozulmaya ve arızaya neden olabilir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-30°C ila +85°C. LED'in çalışması için tasarlandığı ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C. Çalışmayan durumda depolama için sıcaklık aralığı.
• Kızılötesi Lehimleme Koşulu:260°C, 10 saniye. Paketin reflow lehimleme sırasında dayanabileceği maksimum termal profildir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bunlar, standart test koşullarında ölçülen tipik performans parametreleridir.

• Işık Şiddeti (I_V):900.0 - 2240.0 mcd (milikandela). İleri akım (I_F) 20mA'de ölçülmüştür. Şiddet, fotopik (CIE göz tepkisi) eğrisine yaklaşan bir sensör ve filtre kombinasyonu kullanılarak ölçülür. Geniş aralık, bir sınıflandırma sisteminin kullanıldığını gösterir (Bkz. Bölüm 4).
• Görüş Açısı (2θ_1/2):75 derece. Bu, ışık şiddetinin merkez eksende (0°) ölçülen değerin yarısı olduğu tam açıdır. 75 derecelik bir açı, nispeten geniş bir görüş konisi sağlar.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu (λ_P):639 nm (nanometre). Bu, yayılan ışığın spektral güç dağılımının maksimum olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):624.0 - 632.0 nm. Bu, CIE renklilik diyagramından türetilir ve LED'in algılanan rengini temsil eder, bu da spektrumun kırmızı bölgesindedir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):20 nm. Bu, spektral bant genişliğini gösterir, emisyon tepe noktasının yarı maksimum tam genişliği (FWHM) olarak ölçülür. 20nm değeri, monokromatik bir AlInGaP kırmızı LED için tipiktir.
• İleri Voltaj (V_F):1.7 - 2.5 V. LED 20mA ile sürüldüğünde LED üzerindeki voltaj düşüşü. Bu aralık, yarı iletken çipteki normal üretim varyasyonunu hesaba katar.
• Ters Akım (I_R):10 μA (maks). Maksimum ters voltaj (5V) uygulandığında akan küçük sızıntı akımı.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Uygulamalarda tutarlılığı sağlamak için LED'ler, üretim sonrasında temel optik parametrelere göre sınıflandırılır (binlenir).

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Bu LED için birincil sınıflandırma parametresi ışık şiddetidir. Ürün, her biri 20mA ile sürüldüğünde tanımlanmış minimum ve maksimum şiddet değerine sahip birkaç sınıfa ayrılır. Makara veya ambalaj üzerine basılı sınıf kodu, tasarımcıların uygulamaları için tutarlı parlaklığa sahip LED'leri seçmelerini sağlar. Her sınıf içindeki tolerans +/- %15'tir. Sınıf listesi aşağıdaki gibidir:

• Sınıf Kodu V2:900.0 - 1120.0 mcd
• Sınıf Kodu W1:1120.0 - 1400.0 mcd
• Sınıf Kodu W2:1400.0 - 1800.0 mcd
• Sınıf Kodu X1:1800.0 - 2240.0 mcd

Daha yüksek bir sınıf kodu (örneğin, X1) seçmek, daha yüksek minimum parlaklık garantiler, bu da düzgün yüksek görünürlük gerektiren veya sürücü akımının sınırlı olabileceği uygulamalar için çok önemlidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, LED'in değişen koşullar altındaki davranışı hakkında daha derin bir içgörü sağlar. Veri sayfasında yer alan tipik eğriler, temel parametreler arasındaki ilişkiyi gösterir.

4.1 İleri Akım - İleri Voltaj (I-V Eğrisi)

Bu eğri, LED'den akan akım ile üzerindeki voltaj arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir. Eğrinin 'diz' kısmı, tipik olarak bu cihaz için yaklaşık 1.7V ila 2.0V civarındadır ve LED'in önemli ölçüde ışık yaymaya başladığı noktadır. Bu dizin üzerinde, voltajdaki küçük bir artış, akımda büyük bir artışa neden olur. Bu nedenle, LED'ler her zaman sabit bir voltaj kaynağı değil, akım sınırlayıcı bir mekanizma ile sürülür.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım

Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımı ile nasıl arttığını gösterir. Çoğu LED için, önerilen çalışma aralığında (bu cihaz için 25mA'ye kadar) ilişki yaklaşık olarak doğrusaldır. LED'i maksimum sürekli akım derecesinin ötesinde sürmek, orantılı olarak daha fazla ışık üretmez ve aşırı ısı oluşturarak ömrü ve güvenilirliği azaltır.

4.3 Spektral Dağılım

Spektral grafik, farklı dalga boylarında yayılan göreceli ışıma gücünü gösterir. 639 nm (tepe dalga boyu) civarında merkezlenmiş, 20 nm yarı genişlikle tanımlanan karakteristik bir şekle sahip tek, baskın bir tepe noktasına sahip olacaktır. Bu, monokromatik kırmızı renk çıkışını doğrular.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Cihaz Boyutları ve Polarite

LED paketi, PCB ayak izi tasarımı için kritik olan belirli fiziksel boyutlara sahiptir. Veri sayfası, detaylı bir boyut çizimi sağlar. Temel özellikler arasında toplam uzunluk, genişlik ve yükseklik yer alır. Paket ayrıca, genellikle bir uçta bir çentik, yeşil bir nokta veya katot işareti olan bir polarite göstergesine sahiptir; bu, doğru elektriksel bağlantıyı (anot vs. katot) sağlamak için PCB ayak izi ile doğru şekilde hizalanmalıdır.

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Pedi Düzeni

PCB için önerilen bir lehim pedi deseni (bakır ped düzeni) sağlanmıştır. Bu desen, reflow sırasında güvenilir bir lehim bağlantısı sağlamak, yeterli termal rahatlama sağlamak ve lehim köprüsünü önlemek için tasarlanmıştır. Bu öneriyi takip etmek, başarılı montaj ve uzun vadeli mekanik stabilite için esastır.

5.3 Şerit ve Makara Paketleme Özellikleri

Otomatik montaj için, bileşenler makaralar üzerinde taşıyıcı şerit içinde tedarik edilir. Veri sayfası, her LED'i tutan şerit ceplerinin boyutlarını, şerit genişliğini ve makara boyutlarını (7 inç çap) belirtir. Standart makara miktarı 3000 adettir. Paketleme, ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygundur. Notlar arasında kapak bandı detayları, maksimum ardışık eksik bileşen (2) ve kalanlar için minimum sipariş miktarı (500 adet) yer alır.

6. Lehimleme, Montaj ve Kullanım Kılavuzları

6.1 Önerilen IR Reflow Profili

Kurşunsuz lehimleme işlemleri için, hasarı önlemek amacıyla belirli bir termal profil önerilir. Temel parametreler şunlardır:

• Ön Isıtma Sıcaklığı:150-200°C
• Ön Isıtma Süresi:Maksimum 120 saniye
• Tepe Gövde Sıcaklığı:Maksimum 260°C
• 260°C Üzerinde Kalma Süresi:Maksimum 10 saniye (maksimum iki reflow döngüsüne izin verilir)

Profil, JEDEC standartlarına uygun olarak geliştirilmeli ve üretimde kullanılan spesifik PCB tasarımı, lehim macunu ve fırın ile doğrulanmalıdır.

6.2 Depolama Koşulları

Plastik paketin nem hassasiyeti (MSL 3) nedeniyle uygun depolama hayati önem taşır.

• Kapalı Paket:≤30°C ve ≤%90 RH'de depolayın. Paketleme tarihinden itibaren bir yıl içinde kullanın.
• Açılmış Paket:Nem geçirmez torbadan çıkarılan bileşenler için ortam 30°C ve %60 RH'yi aşmamalıdır. IR reflow'un bir hafta içinde tamamlanması önerilir. Bir haftadan uzun süreli depolama için, LED'leri lehimlemeden önce en az 20 saat 60°C'de ısıtarak emilen nemi uzaklaştırın ve reflow sırasında 'patlamış mısır' etkisini önleyin.

6.3 Temizlik

Lehimleme sonrası temizlik gerekliyse, sadece onaylı çözücüler kullanın. LED'i oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan daha az süreyle daldırmak belirtilmiştir. Sert veya belirtilmemiş kimyasallar, plastik lensi ve paketi hasara uğratabilir.

6.4 Elektrostatik Deşarj (ESD) Uyarısı

LED içindeki yarı iletken çip, elektrostatik deşarja ve voltaj dalgalanmalarına karşı hassastır. Kullanım önlemleri gereklidir: topraklanmış bileklik veya antistatik eldiven kullanın ve tüm ekipman ve çalışma yüzeylerinin uygun şekilde topraklanmış olduğundan emin olun.

7. Uygulama Tasarımı Hususları

7.1 Sürücü Devre Tasarımı

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Sürücü devresinin en kritik yönü akım regülasyonudur. Özellikle birden fazla LED paralel bağlandığında düzgün parlaklık sağlamak için, her bir LED ile seri olarak bir akım sınırlayıcı direnç yerleştirilmelidir.her bir LED. Basit bir sürücü devresi, bir voltaj kaynağı (V_CC), LED ve bir seri dirençten (R_S) oluşur. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, burada V_Fistenen I_Fakımındaki (örneğin, 20mA) LED'in ileri voltajıdır. Her LED için bir direnç kullanmak, cihazdan cihaza V_F'deki küçük varyasyonları telafi eder.

7.2 Termal Yönetim

Güç dağılımı düşük olsa da (maks. 62.5 mW), etkili termal yönetim LED ömrünü uzatır ve kararlı ışık çıkışını korur. PCB'nin kendisi bir soğutucu görevi görür. LED'in lehim pedlerinden PCB üzerindeki bakır katmanlara iyi bir termal bağlantı sağlamak, ısının dağılmasına yardımcı olur. LED'i mutlak maksimum akım ve sıcaklık sınırlarında uzun süreler boyunca çalıştırmaktan kaçının.

7.3 Uygulama Kapsamı ve Sınırlamalar

Bu LED, genel amaçlı elektronik ekipmanlar için tasarlanmıştır. Arızanın güvenliği tehlikeye atabileceği olağanüstü güvenilirlik gerektiren uygulamalar için (örneğin, havacılık, tıbbi yaşam destek, ulaşım güvenlik sistemleri), tasarıma dahil etmeden önce ek niteliklendirme ve bileşen üreticisi ile istişare gereklidir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

GaAsP (Galyum Arsenit Fosfit) gibi eski teknolojilere kıyasla, burada kullanılan AlInGaP çipi önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar, bu da aynı sürücü akımı için daha fazla parlaklık sağlar. Kubbe lens tasarımı, belirtilen 75 derecelik görüş açısına ulaşmaya yardımcı olur ve eksenel parlaklık ile eksen dışı görünürlük arasında iyi bir denge sağlar. Otomatik yerleştirme ve IR reflow ile uyumluluğu, onu yüksek hacimli üretim için uygun maliyetli bir seçenek haline getirir ve manuel lehimleme gerektiren LED'lerden ayırır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: LED'im neden karttaki diğerlerine göre sönük veya tutarsız parlaklığa sahip?

C: En yaygın neden, LED'ler paralel bağlandığında her biri için ayrı akım sınırlayıcı direnç kullanılmamasıdır. İleri voltajdaki (V_F) küçük varyasyonlar, akım paylaşımının eşit olmamasına neden olur. Her LED için her zaman bir seri direnç kullanın. Ayrıca, aynı ışık şiddeti sınıfından LED'ler kullandığınızdan emin olun.

S: Bu LED'i direnç olmadan 3.3V ile sürebilir miyim?

C: Hayır. Bir LED'i doğrudan 3.3V gibi bir voltaj kaynağına bağlamak, aşırı akım akışına neden olur, bu da muhtemelen maksimum DC ileri akımı (25mA) aşar ve cihazı tahrip eder. Akımı güvenli bir değere (örneğin, 20mA) sınırlamak için bir seri direnç zorunludur.

S: Veri sayfası 1.7V ila 2.5V arasında bir ileri voltaj aralığı gösteriyor. Direnç hesaplamam için hangi değeri kullanmalıyım?

C: Düşük-V_FLED'lerle bile akımın hedefinizi (örneğin, 20mA) aşmamasını sağlayan muhafazakar bir tasarım için, hesaplamanızda minimum V_Fdeğerini (1.7V) kullanın. Bu, daha yüksek V_F'ye sahip LED'ler için biraz daha yüksek bir direnç değeri ve biraz daha düşük bir akımla sonuçlanır, ancak tüm cihazlar için güvenliği garanti eder.

S: Depolama için 'MSL 3' ne anlama geliyor?

C: Nem Hassasiyet Seviyesi 3, paketin reflow lehimlemeden önce fırınlanması gereken süreye kadar fabrika ortam koşullarına (≤30°C/%60 RH) 168 saate (bir hafta) kadar maruz kalabileceğini gösterir. Bu süreyi aşmak, yüksek sıcaklıklı reflow işlemi sırasında iç paket hasarı riski taşır.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: 10 adet düzgün parlak kırmızı LED'li bir durum göstergesi paneli tasarlama.

1. Devre Tasarımı:5V besleme hattı kullanın. Hedef I_F= 20mA. Tipik bir V_Fdeğeri 2.1V varsayılarak, R_S= (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 Ohm hesaplanır. En yakın standart değer 150 Ohm'dur. 10 LED'in her birinin anotuna seri olarak bir adet 150-ohm direnç yerleştirin. Tüm katot taraflarını toprağa bağlayın.

2. PCB Yerleşimi:Veri sayfasından önerilen lehim pedi desenini kullanın. PCB ipek baskısındaki polarite işaretlerinin LED'in polarite göstergesi ile eşleştiğinden emin olun. Termal dağılım ve elektriksel dönüş için sağlam bir toprak katmanı sağlayın.

3. Tedarik:Dağıtıcıya gerekli ışık şiddeti sınıf kodunu (örneğin, 1400-1800 mcd için W2) belirtin, böylece 10 LED'in tümü benzer parlaklığa sahip olur.

4. Montaj:Önerilen IR reflow profilini takip edin. Montajdan sonra temizlik gerekirse, izopropil alkol kullanın.

Bu yaklaşım, göstergesi paneli için güvenilir çalışma, tutarlı görsel görünüm ve uzun vadeli kararlılık sağlar.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir LED, bir yarı iletken diyottur. Çekirdeği, AlInGaP gibi doğrudan bant aralığı malzemelerinden yapılmış bir p-n eklemidir. İleri bir voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler eklem bölgesine enjekte edilir. Bir elektron bir delikle yeniden birleştiğinde, enerji açığa çıkar. Bir LED'de bu enerji, bir foton (ışık parçacığı) şeklinde salınır. Yayılan fotonun dalga boyu (renk), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. AlInGaP, kırmızı ışığa karşılık gelen bir bant aralığına sahiptir. Kubbe şeklindeki epoksi lens, yarı iletken çipi korumak ve ışık çıkış hüzmesini şekillendirmek, çipten daha fazla ışık çıkarmak ve görüş açısını tanımlamak için hizmet eder.

12. Teknoloji Trendleri

SMD gösterge LED'lerindeki genel trend, daha yüksek verimlilik, daha küçük paket boyutları ve artan güvenilirlik yönünde devam etmektedir. AlInGaP, yüksek verimli kırmızı ve kehribar LED'ler için baskın teknoloji olmaya devam ederken, InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) gibi diğer malzemeler mavi, yeşil ve beyaz spektrumu kapsar. LED çipinin geleneksel bir plastik paket olmadan doğrudan monte edildiği çip ölçeğinde paketleme (CSP) alanında devam eden gelişmeler vardır, bu da daha küçük form faktörlerini mümkün kılar. Ayrıca, devre tasarımını basitleştirmek ve performans tutarlılığını artırmak için LED paketinin içine sabit akım sürücüleri gibi kontrol elektroniklerinin entegrasyonu da büyüyen bir trenddir.