SMD LED LTSA-G6SPVAKTU Veri Sayfası - Kehribar AlInGaP - 140mA - 2.65V - 530mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalar için tasarlanmış bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED'in tam teknik özelliklerini sağlar. Bileşen, kehribar ışık yayılımı üretmek için Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzemesini kullanır ve su berraklığında lens paketi içinde kapsüllenmiştir. Modern elektronik montaj süreçlerinin ve zorlu çalışma ortamlarının sıkı gereksinimlerini karşılamak üzere tasarlanmıştır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED'in birincil tasarım avantajları, otomatik yerleştirme ekipmanları ve standart kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçleriyle uyumluluğunu içerir; bu, yüksek hacimli üretim için kritik öneme sahiptir. Paket, EIA standart boyutlarına uyar, böylece değiştirilebilirliği ve mevcut PCB düzenlerine kolay entegrasyonu sağlanır. AEC-Q101 standardı, Revizyon D'ye karşı temel kalifikasyonu, otomotiv elektroniği için uygunluğunu vurgular ve özellikle araç içindeki kritik olmayan aksesuar uygulamalarını hedefler. Bileşen aynı zamanda Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) direktifine uygundur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

LED'in performansı, spesifik elektriksel, optik ve termal koşullar altında tanımlanır ve tipik olarak 25°C ortam sıcaklığında (Ta) ölçülür.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez. Temel sınırlar arasında maksimum 530mW güç dağılımı, 400mA tepe ileri akımı (1/10 görev döngüsü ve 0.1ms darbe genişliği ile darbe koşullarında) ve 5mA ila 200mA aralığında sürekli DC ileri akımı bulunur. Cihaz, -40°C ila +110°C arasında çalışma ve depolama sıcaklığı aralığına sahiptir. İnsan Vücudu Modeline (HBM, ANSI/ESDA/JEDEC JS-001'e göre Sınıf 2) göre 2kV'a kadar Elektrostatik Deşarj (ESD) dayanabilir. Paket, kurşunsuz (Pb-free) montaj süreçleri için standart olan, 260°C tepe sıcaklığında 10 saniyeye kadar kızılötesi reflow lehimlemeye dayanabilir.

2.2 Termal Özellikler

Termal yönetim, LED performansı ve ömrü için çok önemlidir. Yarı iletken bağlantı noktasından ortam havasına termal direnç (RθJA), 1.6mm kalınlığında ve 16mm² bakır pedli standart bir FR4 PCB üzerine monte edildiğinde tipik olarak 50°C/W'dir. Bağlantı noktasından lehim noktasına termal direnç (RθJS) tipik olarak 30°C/W'dir ve ısının devre kartına daha doğrudan bir yolla dağılmasını sağlar. İzin verilen maksimum bağlantı sıcaklığı (Tj) 125°C'dir. Bu sıcaklığın aşılması, ışık çıkışı bozulmasını hızlandırır ve felaket arızasına yol açabilir.

2.3 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bunlar, standart test koşullarında (IF = 140mA, Ta=25°C) ölçülen tipik performans parametreleridir. Işık şiddeti (Iv), minimum 7.1 kandela (cd) ile maksimum 11.2 cd arasında değişir. Işığın uzaysal dağılımı, 120 derecelik geniş bir görüş açısı (2θ½) ile karakterize edilir, yani ışık şiddeti merkez eksenden ±60 derecede tepe değerinin yarısı kadardır. Işık yayılımı, yaklaşık 625 nanometre (nm) dalga boyunda (λP) tepe yapar. Algılanan rengi tanımlayan baskın dalga boyu (λd), 612 nm ile 624 nm arasında belirtilmiştir. Renk saflığını gösteren spektral bant genişliği (Δλ) tipik olarak 18 nm'dir. LED'i 140mA'de sürmek için gereken ileri voltaj (VF) 1.90V ile 2.65V arasındadır. Ters kaçak akımı (IR), 12V ters öngerilim uygulandığında tipik olarak 10 μA'dır, ancak cihaz ters öngerilimde çalışmak üzere tasarlanmamıştır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Uygulamada tutarlılığı sağlamak için, LED'ler üretim sonrası temel parametrelere göre performans sınıflarına ayrılır. Ürün etiketinde basılı olan sınıf kodu şu formattadır: Vf Sınıfı / Iv Sınıfı / Wd Sınıfı (örneğin, F/EA/3).

3.1 İleri Voltaj (Vf) Sınıflandırması

LED'ler, 140mA'deki ileri voltaj düşüşlerine göre beş voltaj sınıfına (C'den G'ye) ayrılır. C Sınıfı 1.90V ila 2.05V'u, D Sınıfı: 2.05V ila 2.20V'u, E Sınıfı: 2.20V ila 2.35V'u, F Sınıfı: 2.35V ila 2.50V'u ve G Sınıfı: 2.50V ila 2.65V'u kapsar. Her sınıfın ±0.1V toleransı vardır. Bu, tasarımcıların akım regülasyon devreleri için tutarlı voltaj gereksinimlerine sahip LED'leri seçmelerine olanak tanır.

3.2 Işık Şiddeti (Iv) Sınıflandırması

Işık çıkışı iki şiddet sınıfına ayrılır. EA Sınıfı 7.1 cd ila 9.0 cd (20.0 ila 25.2 lümene eşdeğer) şiddet aralığına sahipken, EB Sınıfı 9.0 cd ila 11.2 cd (25.2 ila 31.3 lümen) aralığındadır. Her şiddet sınıfı için tolerans ±%11'dir. Bu sınıflandırma, birden fazla LED gerektiren uygulamalarda düzgün parlaklık sağlar.

3.3 Baskın Dalga Boyu (Wd) Sınıflandırması

Renk (baskın dalga boyu), renk tutarlılığını korumak için üç sınıfa ayrılır. Sınıf 2: 612 nm ila 616 nm, Sınıf 3: 616 nm ila 620 nm ve Sınıf 4: 620 nm ila 624 nm. Her dalga boyu sınıfı için tolerans ±1 nm'dir. Bu, gösterge kümeleri veya arka aydınlatma gibi hassas renk eşleştirmesi gereken uygulamalar için kritik öneme sahiptir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, cihazın değişen koşullar altındaki davranışı hakkında daha derin bir anlayış sağlar.

4.1 Bağıl Işık Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Karakteristik bir eğri, ileri akım (IF) ile bağıl ışık şiddeti arasındaki ilişkiyi gösterir. Işık çıkışı akımla artar ancak doğrusal olmayan bir şekilde. Önerilen akımın (örneğin, 200mA) önemli ölçüde üzerinde çalışmak, ışık çıkışında azalan getiriler sağlarken ısı üretimini büyük ölçüde artırabilir ve bozulmayı hızlandırabilir. Eğri, tipik olarak sabit akım kaynağı veya akım sınırlayıcı direnç aracılığıyla uygun akım sürücüsünün önemini vurgular.

4.2 İleri Voltaj - İleri Akım İlişkisi

Bu IV eğrisi, diyodun voltaj ve akım arasındaki üstel ilişkisini gösterir. Akımın hızla artmaya başladığı \"diz\" voltajı, AlInGaP malzeme sisteminin karakteristiğidir. Eğri, sürücü devresi tasarımı, belirtilen VF aralığında ve sıcaklık değişimleri üzerinden istenen çalışma akımını elde etmek için güç kaynağından yeterli voltaj payı sağlamak için gereklidir.

4.3 Uzaysal Dağılım (Radyasyon Deseni)

Bir kutupsal diyagram, uzaysal radyasyon desenini tasvir ederek 120 derecelik görüş açısını doğrular. Desen tipik olarak Lambertian veya yakın-Lambertian'dır, yani şiddet görüş açısının kosinüsü ile orantılıdır. Bu geniş, eşit dağılım, geniş alan aydınlatması veya geniş açılı görünürlük gerektiren durum göstergeleri gibi uygulamalar için idealdir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Paket Boyutları ve Polarite

LED standart bir SMD ayak izine uyar. Detaylı mekanik çizimler uzunluk, genişlik, yükseklik, bacak aralığı ve genel toleransları (tipik olarak ±0.2mm) belirtir. Anot kurşun çerçevesinin aynı zamanda cihaz için birincil soğutucu görevi gördüğünü not etmek kritik öneme sahiptir. Uygun PCB ped tasarımı, etkili ısı dağılımını kolaylaştırmak için bu anot pedine bağlanmalıdır. Katot tipik olarak bir çentik veya paket üzerinde yeşil bir işaret gibi görsel bir işaretleyici ile tanımlanır.

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Ped Düzeni

Bir diyagram, kızılötesi reflow lehimleme için baskılı devre kartındaki optimal bakır ped tasarımını gösterir. Bu düzen, güvenilir lehim bağlantısı oluşumunu, LED'in soğutucusundan (anot) PCB'ye uygun ısı transferini sağlar ve tombstoning riskini (reflow sırasında bir ucun kalkması) en aza indirir. Ped boyutu ve şekli, maksimum lehimlenebilirlik ve mekanik dayanım için kurşun çerçevelerle eşleşecek şekilde tasarlanmıştır.

6. Lehimleme, Montaj ve Kullanım Kılavuzu

6.1 IR Reflow Lehimleme Profili

Detaylı bir sıcaklık-zaman grafiği, J-STD-020'ye göre kurşunsuz lehim pastaları için önerilen reflow profilini belirtir. Temel parametreler arasında ön ısıtma sıcaklık artış hızı, soak süresi ve sıcaklığı, likidüs üzerinde geçirilen süre (TAL), tepe sıcaklığı (260°C'yi aşmamalı) ve soğutma hızı bulunur. Bu profile uymak, termal şok, katman ayrılması veya lehim bağlantı kusurlarını önlemek ve nem hassas cihazın (MSL Seviye 2) doğru şekilde işlenmesini sağlamak için gereklidir.

6.2 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED, JEDEC J-STD-020'ye göre Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL) 2 olarak sınıflandırılmıştır. Nem bariyerli torbasında desikat ile birlikte, ≤30°C ve ≤%70 RH'de depolandığında bir yıl raf ömrü vardır. Torba açıldıktan sonra, bileşenler belirli bir kullanım ömrü (MSL2 için tipik olarak ≤30°C/%60 RH'de 168 saat) içinde kullanılmalı veya lehimleme sırasında emilen nemin buharlaşmasından kaynaklanan \"patlamış mısır\" hasarını önlemek için reflow öncesinde yeniden kurutulmalıdır (örneğin, 60°C'de 48 saat).

6.3 Temizlik

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca belirtilen çözücüler kullanılmalıdır. LED'i oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan daha kısa süre daldırmak kabul edilebilir. Sert veya belirtilmemiş kimyasallar, epoksi lensi veya paket işaretlerine zarar verebilir.

7. Paketleme ve Sipariş Özellikleri

7.1 Şerit ve Makara Paketleme

Otomatik montaj için, LED'ler kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde, kapak bandı ile kapatılmış olarak sağlanır. Şerit boyutları, yuva boyutu ve besleme yönü EIA-481 standartlarına göre belirtilir. Bileşenler standart 7 inç (178mm) çapındaki makaralara sarılır. Tam bir makara 1000 adet içerir. Kısmi makaralar (kalanlar) için minimum sipariş miktarı 500 adettir. Paketleme özellikleri ayrıca izin verilen maksimum ardışık boş yuva sayısını (iki) tanımlar.

7.2 Makara Boyutları

Mekanik çizimler, standart SMT besleyici ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için makaranın göbek çapı, flanş çapı, toplam genişliği ve kilitleme özelliklerini detaylandırır.

8. Uygulama Kılavuzları ve Tasarım Hususları

8.1 Hedef Uygulama Senaryoları

Birincil uygulama alanı otomotiv elektroniğidir, özellikle aksesuar fonksiyonları için. Bu, iç aydınlatma, kritik olmayan göstergeler için gösterge paneli arka aydınlatması, orta konsol aydınlatması ve araç içindeki diğer güvenlik-kritik olmayan sinyal uygulamalarını içerir. AEC-Q101 kalifikasyonu, otomotiv ortamlarında tipik olan sıcaklık, nem ve operasyonel stres için güvence sağlar.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sürücüsü:Her zaman sabit akım sürücüsü veya seri akım sınırlayıcı direnç kullanın. Direnç değerini güç kaynağı voltajı (Vcc), LED'in maksimum ileri voltajı (sınıftan VF maks) ve istenen çalışma akımı (IF) temelinde hesaplayın. Formülü kullanın: R = (Vcc - VF) / IF. Direncin güç derecesinin yeterli olduğundan emin olun (P = (Vcc - VF) * IF).
• Termal Yönetim:Anot termal peddir. PCB'yi, bu pede bağlı yeterli bakır dökümü ile soğutucu görevi görecek şekilde tasarlayın. Yüksek akım veya yüksek ortam sıcaklığı çalışması için, iç veya alt katmanlara termal viyalar, ısı dağılımını önemli ölçüde iyileştirebilir ve daha düşük bir bağlantı sıcaklığı sağlayabilir.
• ESD Koruması:2kV HBM için derecelendirilmiş olsa da, hassas giriş hatlarında ESD koruma diyotları uygulamak veya montaj alanında iletken kullanım uygulamaları kullanmak, gelişmiş güvenilirlik için önerilir.
• Optik Tasarım:120 derecelik görüş açısı geniş kapsama sağlar. Odaklanmış ışık için harici ikincil optikler (lensler) gerekebilir. Su berraklığındaki lens, gerçek kehribar çip renginin istendiği uygulamalar için uygundur.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart delikli LED'lere kıyasla, bu SMD bileşeni önemli avantajlar sunar: çok daha küçük ayak izi, ince tasarımlar için daha düşük profil, otomatik montaj için üstün uygunluk ve PCB üzerinden daha iyi termal performans. SMD kehribar LED segmenti içinde, temel farklılaştırıcıları otomotiv kullanımı için açık AEC-Q101 kalifikasyonu, geniş 120 derecelik görüş açısı ve renk ve şiddet tutarlılığı için detaylı sınıflandırma sistemidir. AlInGaP teknolojisinin kullanımı, kehribar renkler için GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla tipik olarak daha yüksek verimlilik ve daha iyi sıcaklık stabilitesi sunar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

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

Tepe dalga boyu (λP), spektral güç dağılımının maksimum olduğu tek dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd), CIE renklilik diyagramından türetilir ve LED'in algılanan rengiyle eşleşecek saf tek renkli bir ışığın dalga boyunu temsil eder. λd, uygulamalarda renk belirtimi için daha alakalıdır.

10.2 Bu LED'i direnç olmadan 3.3V kaynakla sürebilir miyim?

Hayır. İleri voltaj 2.65V'a kadar çıkabilir. Doğrudan 3.3V kaynağa bağlamak, yalnızca diyodun dinamik direnci ve kaynağın iç direnci ile sınırlanan bir akım zorlar, bu da büyük olasılıkla mutlak maksimum akım derecesini aşar ve LED'i anında tahrip eder. Her zaman bir akım sınırlayıcı direnç veya regülatör gereklidir.

10.3 Bu LED, fren lambaları veya sinyal lambaları gibi güvenlik-kritik uygulamalar için uygun mudur?

Veri sayfası açıkça \"aksesuar uygulamaları\" için tasarlandığını belirtir ve arızanın güvenliği tehlikeye atabileceği uygulamalar için üreticiye danışılmasını önerir. Dış sinyalizasyon gibi güvenlik-kritik fonksiyonlar için, daha titiz kalifikasyonlu (örneğin, ayrık LED'ler için AEC-Q102) ve potansiyel olarak farklı güvenilirlik derecelerine sahip bileşenler seçilmelidir.

10.4 Etiket üzerindeki F/EA/3 sınıf kodunu nasıl yorumlamalıyım?

Bu, spesifik bir performans alt kümesini gösterir: F = 2.35V ile 2.50V arasında İleri Voltaj. EA = 7.1 cd ile 9.0 cd arasında Işık Şiddeti. 3 = 616 nm ile 620 nm arasında Baskın Dalga Boyu. Bu, tek bir üretim partisi veya proje içinde LED'lerin hassas eşleştirilmesine olanak tanır.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Senaryo:Bir otomotiv infotainment kontrol düğmesi için durum göstergesi tasarlanıyor. Gösterge geniş açıdan görülebilmeli, aracın 12V sisteminden (yerel olarak 5V'a regüle edilmiş) çalışmalı ve tutarlı renk ve parlaklık sağlamalıdır.

Uygulama:

1. Seçim:Daha yüksek parlaklık (EB) ve tutarlı turuncu-kehribar renk (Sınıf 3) için F/EB/3 sınıfından bir LED seçin. Voltaj sınıfı (F), sürücü tasarımı için not edilir.
2. Şematik:5V hattını kullanın. Seri direnci hesaplayın: R = (5V - 2.5V_maks) / 0.14A ≈ 17.9Ω. Güç derecesi en az (5V-2.5V)*0.14A = 0.35W olan standart 18Ω direnç seçin; 0.5W direnç önerilir.
3. PCB Düzeni:Ayak izini önerilen ped düzenine göre tasarlayın. Anot pedini üst katmanda geniş bir bakır dökümüne bağlayın ve ısı dağılımı için iç bir toprak katmanına birden fazla termal viyayla birleştirin. Akım sınırlayıcı direnci LED'e yakın yerleştirin.
4. Montaj:Belirtilen IR reflow profilini takip edin. Nem bariyerli torba açıldıktan sonra makaranın kullanım ömrü içinde kullanıldığından emin olun.
5. Sonuç:Otomotiv kabin ortamı için uygun, güvenilir, tutarlı parlaklıkta, geniş açılı kehribar bir gösterge.

12. Teknoloji Prensibi Tanıtımı

Bu LED, bir substrat üzerinde büyütülmüş Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzemesine dayanır. İleri voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşerek foton formunda enerji açığa çıkarırlar. Kristal kafesteki alüminyum, indiyum ve galyumun spesifik oranı, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyuna (rengine) karşılık gelir—bu durumda kehribar (~615nm). Su berraklığındaki epoksi kapsülleme, yarı iletken die'yi korur, ışık çıkışını şekillendirmek için lens görevi görür ve fosfor veya boyalar içerebilir (saf kehribar AlInGaP LED için tipik olarak berraktır). Anot ve katot bağlantıları elektriksel bağlantı ve mekanik bağlantı sağlar, anot çerçevesi aktif bağlantıdan ısıyı verimli bir şekilde uzaklaştıracak şekilde tasarlanmıştır.

13. Endüstri Trendleri ve Gelişimi

Otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için SMD LED'lerde genel trend, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen), artan güç yoğunluğu, daha sert sıcaklık ve nem koşullarında gelişmiş güvenilirlik ve daha sıkı sınıflandırma yoluyla gelişmiş renk tutarlılığı yönündedir. Ayrıca, termal performansı korurken veya iyileştirirken küçültmeye yönelik bir çaba vardır. Flip-chip tasarımları ve seramik substratlar gibi gelişmiş malzeme ve paketleme tekniklerinin benimsenmesi bu sınırları zorlamaya devam etmektedir. Dahası, sürücüler ve kontrol devreleriyle entegrasyon, karmaşık aydınlatma sistemleri için \"akıllı LED\" modüllerinde gelişmekte olan bir trenddir. Burada açıklanan bileşen, yüzey montaj optoelektronik ekosistemi içinde hedef uygulamaları için performans, maliyet ve üretilebilirlik dengesini kuran olgun, güvenilir bir çözümü temsil eder.