XI3030-PA3501H-AM LED Veri Sayfası - 3.0x3.0x?mm - 3.1V - 1.085W - Kehribar - İngilizce Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

XI3030-PA3501H-AM, öncelikle zorlu otomotiv dış aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı bir yüzey montajlı (SMD) LED'dir. Kararlı bir kehribar renk çıktısı üretmek için fosfor dönüşüm teknolojisinden yararlanır. Cihaz, standart plastik paketlere kıyasla gelişmiş güvenilirlik ve termal performans sunan bir EMC (Epoksi Kalıp Bileşiği) paket platformu üzerine inşa edilmiştir. Temel avantajları arasında 350mA standart sürüş akımında 83 lümen yüksek tipik ışık akısı, mükemmel ışık dağılımı için geniş 120 derecelik görüş açısı ve otomotiv ayrık optoelektronik cihazlar için katı AEC-Q102 standardına uygun sağlam yapı bulunur. Hedef pazar, güvenilirlik, renk tutarlılığı ve parlaklığın kritik olduğu sinyal lambaları ve diğer dış sinyal fonksiyonları gibi uygulamalar için doğrudan otomotiv aydınlatma tasarımcıları ve üreticilerine odaklanmıştır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler

Temel çalışma parametreleri, 350mA'lik bir ileri akım (I_F) altında standart bir test koşulunda tanımlanmıştır. Tipik ışık akısı (I_V) 83 lümendir, belirtilen minimum değer 70 lm, maksimum değer ise %8'lik bir ölçüm toleransını hesaba katarak 100 lm'dir. İleri voltaj (V_F) genellikle 3.1V ölçer, bu akımda minimum 2.5V ile maksimum 3.5V arasında değişir. Bu parametre, termal yönetim ve sürücü tasarımı için çok önemlidir. Baskın kromatiklik koordinatları CIE x = 0.575 ve CIE y = 0.415'tir ve bu da onu renk spektrumunun kehribar bölgesine ±0.005 toleransla kesin olarak yerleştirir. Işık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü açı olarak tanımlanan görüş açısı tam 120 derecedir.

2.2 Mutlak Maksimum Değerler ve Termal Yönetim

Uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için cihaz, mutlak maksimum değerlerinin ötesinde çalıştırılmamalıdır. Maksimum sürekli ileri akım 500 mA'dir. Maksimum güç dağılımı (P_d) 1750 mW olarak derecelendirilmiştir. Kavşak sıcaklığı (T_j) hiçbir zaman 150°C'yi aşmamalıdır. Çalışma ortam sıcaklığı aralığı -40°C ile +125°C arasında belirtilmiştir. Termal yönetim kritik bir tasarım hususudur. Veri sayfası iki termal direnç değeri sağlar: gerçek bir termal direnç (R_{th JS real}) 12.9 K/W ve elektriksel bir termal direnç (R_{th JS el}) 10,8 K/W'lik ısıl direnç değerleri, her ikisi de jonksiyondan lehim noktasına kadar ölçülmüştür. Daha düşük olan elektriksel değer, tasarım hesaplamalarında tipik olarak kullanılır çünkü sıcaklığa duyarlı elektriksel parametre (TSEP) yönteminden türetilmiştir. Özellikle daha yüksek sürüş akımlarında jonksiyon sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için uygun soğutucu kullanımı esastır.

2.3 Güvenilirlik ve Sağlamlık Özellikleri

LED, zorlu ortamlar için tasarlanmıştır. Montaj sırasında işleme için gerekli olan, 8 kV'a (İnsan Vücut Modeli) kadar Elektrostatik Deşarj (ESD) korumasına sahiptir. RoHS ve REACH çevre yönergelerine uyumludur. Ayrıca, egzoz ve diğer kaynaklardan gelen kükürt içeren gazların gümüş kaplı bileşenleri aşındırabildiği otomotiv uygulamaları için kritik bir özellik olan kükürt dayanıklılığına sahiptir. Nem Duyarlılık Seviyesi (MSL) Seviye 2 olarak derecelendirilmiştir; bu, yeniden akış lehimleme öncesinde fırınlanması gerektirmeden ≤30°C/%60 RH'de bir yıla kadar depolanabileceğini gösterir.

3. Performans Eğrisi Analizi

3.1 İleri Akım - İleri Voltaj (IV Eğrisi)

IV eğrisi, ileri akım ile ileri voltaj arasındaki ilişkiyi gösterir. Bu, diyotlar için tipik olan doğrusal olmayan bir ilişkidir. 350mA'de voltaj yaklaşık 3.1V civarındadır. Tasarımcılar bu eğriyi uygun akım sınırlama devrelerini seçmek ve güç tüketimini (V * I) tahmin etmek için kullanır._F * I_F).

3.2 Bağıl Işık Akısı - İleri Akım

Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımıyla nasıl ölçeklendiğini göstermektedir. Çıkış akımla birlikte artarken, bu artış tamamen doğrusal değildir ve verimlilik genellikle artan termal etkiler ve droop nedeniyle daha yüksek akımlarda azalır. Eğri, tasarımcıların istenen parlaklığı verimlilik ve termal yükle dengelenmesine yardımcı olur.

3.3 Bağıl Işık Akısı - Kavşak Sıcaklığı

Bu, uygulama tasarımı için en kritik grafiklerden biridir. Jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe ışık çıkışındaki azalmayı gösterir. LED verimliliği sıcaklıkla ters orantılıdır. XI3030 için, ışık çıkışı T_j 25°C üzerindeki artışlarda. Özellikle sıcak otomotiv ortamlarında, çalışma sıcaklık aralığı boyunca tutarlı parlaklığı korumak için etkili termal tasarım son derece önemlidir.

3.4 Kromatiklik Kayması vs. Akım ve Sıcaklık

İki grafik, renk koordinatlarındaki kaymayı (ΔCIE x, ΔCIE y) detaylandırır. Biri sabit bir sıcaklıkta ileri akıma karşı kaymayı, diğeri ise sabit bir akımda (350mA) eklem sıcaklığına karşı kaymayı gösterir. Bu kaymalar genellikle küçüktür ancak katı renk tutarlılığı gerektiren uygulamalarda dikkate alınmalıdır. Kehribar renk noktası nispeten kararlıdır, ancak tasarımcılar kaymaların kendi özel uygulamaları için kabul edilebilir sınırlar içinde kaldığını doğrulamalıdır.

3.5 İleri Akım Derecelendirme Eğrisi

Bu eğri, lehim pedi üzerinde ölçülen sıcaklığa dayanarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı belirler. Ped sıcaklığı arttıkça, maksimum güvenli akım azalır. Örneğin, maksimum derecelendirilmiş lehim pedi sıcaklığı olan 125°C'de, izin verilen maksimum sürekli akım 500mA'dır. 50mA altında çalıştırılması önerilmez. Bu grafik, nihai uygulamada güvenli çalışma koşullarını belirlemek için gereklidir.

3.6 İzin Verilen Darbe İşleme Kapasitesi

Bu grafik, LED'in maksimum DC değerini aşan kısa süreli akım darbelerini işleme yeteneğini tanımlar. Grafik, çeşitli görev döngüleri (D) için darbe akımını (I_F) darbe süresine (t_p) karşı çizer. Düşük görev döngülerinde çok kısa darbeler (örneğin, mikrosaniyeler) için LED, 500mA'den önemli ölçüde yüksek akımlara dayanabilir. Bu, bazen sinyalizasyonda kullanılan darbe işletme şemaları ile ilgilidir.

3.7 Spektral Dağılım

Göreceli spektral güç dağılım grafiği, dalga boyları boyunca yayılan ışık şiddetini gösterir. Bir fosfor dönüştürmeli kehribar LED olarak, spektrum tipik olarak mavi veya yakın-UV pompa LED'inden gelen birincil bir tepe noktasına ve fosfordan gelen sarı/kehribar bölgesinde daha geniş bir ikincil tepe noktasına sahiptir. Kesin şekil, algılanan rengi ve Renksel Geriverim İndeksi'ni (CRI) tanımlar, ancak CRI sinyal aydınlatması için daha az kritiktir.

4. Binning Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, LED'leri fotometrik ve kolorimetrik performanslarına göre kategorize etmek için bir sınıflandırma yapısı özetler ve bir üretim partisi içinde tutarlılığı sağlar.

4.1 Işık Akısı Binning

Işık akısı, alfasayısal kodlar (örneğin, E1, F2, J5, K3) kullanılarak sınıflandırılır. Her sınıf, lümen cinsinden minimum ve maksimum bir ışık akısı aralığını tanımlar. Örneğin, F6 sınıfı 60 ila 70 lm'yi kapsarken, K1 sınıfı 225 ila 250 lm'yi kapsar. Tipik 83 lm değerine sahip XI3030-PA3501H-AM, belirli bir ışık akısı sınıfına (sağlanan alıntıda bu parça numarası için kesin sınıf belirtilmemiş olsa da, muhtemelen F7 ila F8 veya J1 aralığı civarında) düşer. Bu, tasarımcıların garanti edilmiş minimum parlaklığa sahip parçaları seçmelerine olanak tanır.

4.2 Renk Binning

Renk, ECE (Avrupa Ekonomik Komisyonu) fosfor sarı grup yapısına göre gruplandırılır. Sağlanan şema, CIE 1931 renklilik diyagramı üzerinde bir dörtgen alanla tanımlanan iki ana grubu gösterir: YA ve YB. Bu LED için hedef koordinatlar (x=0.575, y=0.415) YB grubu içinde veya yakınında yer alır. Gruplandırma, bir partideki tüm LED'lerin sıkı bir şekilde kontrol edilen bir renk bölgesi içinde ışık yaymasını sağlar; bu, birden fazla LED'in birlikte kullanıldığı ve mükemmel şekilde eşleşmesi gereken otomotiv uygulamaları için hayati önem taşır.

5. Mekanik, Montaj ve Paketleme Bilgileri

5.1 Mekanik Boyutlar ve Polarite

LED, standart bir 3030 ayak izi kullanır (yaklaşık 3.0mm x 3.0mm). Tam yükseklik ve toleranslı detaylı boyut çizimi "Mekanik Boyutlar" bölümünde bulunabilir. Bileşen, paket üzerinde tipik olarak bir katot göstergesi (örneğin, bir çentik, bir nokta veya yeşil bir işaret) şeklinde bir polarite işaretine sahip olacaktır. Yerleştirme sırasında doğru yönlendirme, çalışma için esastır.

5.2 Önerilen Lehimleme Ped Düzeni

PCB tasarımı için önerilen bir lehim yastığı deseni (ayak izi) sağlanmıştır. Bu, termal pedin ve elektriksel temas pedlerinin boyutunu ve şeklini içerir. Bu öneriye uyulması, uygun lehim bağlantısı oluşumunu, PCB'ye iyi ısı transferini sağlar ve mezar taşı (tombstoning) veya diğer montaj hatalarını önler.

5.3 Reflow Lehimleme Profili

Cihaz, 30 saniyeye kadar 260°C tepe sıcaklığında reflow lehimlemeye uygun olarak derecelendirilmiştir. Genellikle MSL2 bileşenleri için IPC/JEDEC J-STD-020 kılavuzunu takip eden belirli bir reflow profili (zamana karşı sıcaklık) önerilir. Bu profil, ön ısıtma, bekleme, reflow (likidüs üzeri süre, TAL ve tepe sıcaklığı ile) ve soğutma aşamalarını içerir. Bu profile uyulması, LED paketi ve iç çip üzerinde termal hasarı önler.

5.4 Paketleme Bilgisi

LED'ler, otomatik seç ve yerleştirme montajı için şerit ve makara üzerinde tedarik edilir. Paketleme detayları; makara boyutları, şerit genişliği, yuva aralığı ve bileşenlerin şerit üzerindeki yönlendirmesini içerir. Bu bilgi, montaj ekipmanlarının yapılandırılması için gereklidir.

6. Uygulama Kılavuzları ve Tasarım Hususları

6.1 Birincil Uygulama: Otomotiv Dış Aydınlatma

Birincil ve açıkça belirtilen uygulama otomotiv dış aydınlatmadır; dönüş sinyalleri (flaşörler) spesifik bir örnek olarak verilmiştir. AEC-Q102 kalifikasyonu, geniş sıcaklık aralığı, kükürt dayanımı ve yüksek parlaklığı, kehribar renginin gerekli olduğu gündüz çalışma ışıkları (DRL'ler), konum ışıkları ve yan işaret lambaları gibi diğer dış fonksiyonlar için uygun kılar.

6.2 Sürücü Devre Tasarımı

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Kararlı ışık çıkışı sağlamak ve termal kaçak oluşmasını önlemek için sabit akımlı bir sürücü kullanılması zorunludur. Sürücü, uygulamanın termal ortamına bağlı olarak mutlak maksimum değerlere ve akım düşürme eğrisine uyarken, istenen akımı (örneğin, tipik özellikler için 350mA) sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır. İleri voltaj değişimi (2.5V ila 3.5V), sürücünün uyum voltajında hesaba katılmalıdır.

6.3 Termal Yönetim Tasarımı

Bu durumun önemi abartılamaz. PCB, bir soğutucu görevi görecek şekilde tasarlanmalıdır. Bu, LED'in termal pedi altında yeterli sayıda termal geçiş deliği bulunan, iç toprak katmanlarına veya özel bakır dolgulara bağlanan bir kart kullanmayı gerektirir. Yüksek güçlü veya yüksek ortam sıcaklığına sahip uygulamalarda harici bir soğutucu gerekli olabilir. Amaç, T_s) bağlantı noktasına (T_j) olan sıcaklık artışını formül kullanarak en aza indirmektir: T_j = T_s + (R_{th JS} * Güç). Güç, V_F * I_F.

6.4 Optik Tasarım

120 derecelik görüş açısı, Lambert veya Lambert'e yakın bir ışık yayılım modelidir. Otomotiv aydınlatmasında, ışık demetini düzenleyici standartlara (örn. ECE, SAE) göre şekillendirmek için neredeyse her zaman ikincil optikler (lensler, reflektörler) kullanılır. Optik tasarımcı, LED'in uzaysal yoğunluk dağılımını, boyutunu ve renk düzgünlüğünü dikkate almalıdır.

6.5 Kullanım Önlemleri

Genel önlemler şunları içerir: lense mekanik stres uygulamaktan kaçınmak, lens yüzeyinin kirlenmesini önlemek, ESD'ye karşı güvenli taşıma prosedürlerini kullanmak ve lehimleme işleminin belirtilen profili aşmamasını sağlamak. Depolama, MSL2 derecelendirmesine uygun olarak kuru ve kontrollü bir ortamda yapılmalıdır.

7. Sipariş Bilgileri ve Parça Numarası Çözümleme

XI3030-PA3501H-AM parça numarası muhtemelen şirkete özel bir kodlama sistemini takip etmektedir. Tipik bir ayrıştırma şu şekilde olabilir: XI (seri/platform), 3030 (paket boyutu), PA (Fosfor Dönüştürmeli Kehribar), 3501 (akı/renk sınıfı veya sürücü akımı ile ilgili olabilir), H (yüksek parlaklık veya özel özellik belirtebilir), AM (muhtemelen Amber). "Sipariş Bilgileri" bölümü, mevcut seçenekleri (örneğin, farklı akı sınıfları, renk sınıfları, bant ve makara özellikleri) ve bunların sipariş kodunda nasıl belirtileceğini ayrıntılı olarak açıklar.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Doğrudan bir karşılaştırma rakip verileri gerektirse de, bu LED'in temel farklılaştırıcıları teknik özelliklerinden çıkarılabilir: EMC Package: Standart PPA (Poliftalamid) veya PCT plastiklere kıyasla, özellikle yüksek sıcaklıklı otomotiv ortamlarında daha iyi termal performans ve uzun vadeli güvenilirlik (sararmaya, neme karşı direnç) sunar. AEC-Q102 Kalifikasyonu: Bu, otomotiv sınıfı LED'ler için zorunlu bir gerekliliktir ve sıcaklık döngüsü, nem, yüksek sıcaklıkta çalışma ve lehim ısı direnci için titiz stres testlerini içerir. Tüm 3030 LED'ler bu kalifikasyona sahip değildir. Kükürt Dayanıklılığı: Aşındırıcı atmosferlere maruz kalan otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için kritik bir farklılaştırıcıdır. Yüksek Akı Yoğunluğu: 3030 paketinden 83 lm, yüksek verimli bir çözümü temsil eder ve belirli bir ışık çıktısı için daha küçük optikler veya daha düşük güç tüketimi sağlar.

9. Teknik Parametrelere Dayalı Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED'i sürekli olarak 500mA'de sürebilir miyim?
C: Evet, ancak yalnızca lehim pedi sıcaklığının 25°C veya altında kalacağını garanti edebiliyorsanız (bkz. güç azaltma eğrisi). Yüksek sıcaklıkların olduğu gerçek bir uygulamada akımı azaltmanız gerekir. Daha tipik bir ped sıcaklığı olan 85°C'de izin verilen maksimum akım önemli ölçüde daha düşüktür. Tasarımınızı her zaman güç azaltma eğrisini kullanarak yapın.

Q: Gerçek ve elektriksel termal direnç arasındaki fark nedir?
A: Gerçek termal direnç (12.9 K/W), fiziksel bir sıcaklık sensörü kullanılarak ölçülür. Elektriksel termal direnç (10.8 K/W), ileri voltajın sıcaklıkla değişiminden hesaplanır; bu yöntem daha hassas olabilir ancak ölçüm koşullarına duyarlıdır. Muhafazakâr tasarım için daha yüksek değeri (12.9 K/W) kullanın.

Q: Amber rengin sıcaklık ve akım karşısındaki kararlılığı nasıldır?
A: Sağlanan grafikler değişimi göstermektedir. Çalışma aralığı boyunca ΔCIE x ve y değerleri nispeten küçüktür. Otomotiv sinyalizasyon uygulamalarının çoğu için bu değişim kabul edilebilir ve düzenleyici renk sınırları içindedir. Son derece renk kritik uygulamalar için sistem, en uç çalışma koşullarında karakterize edilmelidir.

Q: LED üzerinde bir lens veya silikon kapak gerekli midir?
A: LED'in birincil bir lensi olsa da, otomotiv dış mekan uygulamalarının çoğu ışın şekillendirme ve fotometrik düzenlemeleri karşılamak için ikincil optikler gerektirir. Ayrıca, ek çevresel koruma (su, toz, kimyasallara karşı) sağlamak ve ışık çıkarma verimliliğini artırmak için genellikle ikincil bir silikon lens veya dolgu bileşiği kullanılır.

10. Operasyonel İlkeler ve Teknoloji Eğilimleri

10.1 Temel Çalışma Prensibi

Bu, fosfor dönüştürmeli kehribar renkli bir LED'dir. Özünde, ileri yönde polarma uygulandığında mavi veya yakın ultraviyole spektrumunda ışık yayan bir yarı iletken çip (tipik olarak InGaN tabanlı) bulunur. Bu birincil ışık doğrudan yayılmaz. Bunun yerine, paket içine yerleştirilmiş bir fosfor malzemesi katmanına çarpar. Fosfor, yüksek enerjili mavi/UV fotonlarını soğurur ve daha uzun, daha düşük enerjili dalga boylarında, özellikle sarı/kehribar bölgesinde, ışık olarak yeniden yayar. Dönüştürülmemiş mavi ışık ile geniş sarı fosfor emisyonunun birleşimi, algılanan kehribar rengini oluşturur. Kesin fosfor bileşimi, tam renk koordinatlarını (x=0.575, y=0.415) belirler.

10.2 Endüstri Trendleri

Otomotiv LED aydınlatma pazarı şu yönde trend gösteriyor: Daha Yüksek Verimlilik (lm/W): Aracın elektrik yükünün azaltılması. Artırılmış Güç Yoğunluğu: Daha küçük paketlerden daha fazla ışık, daha şık lamba tasarımlarına olanak tanır. Geliştirilmiş Güvenilirlik: EMC gibi paketler sayesinde daha zorlu koşullarda daha uzun ömür. Akıllı Aydınlatma: Adaptif uzun farlar (ADB) ve iletişim (bu ürün için olmasa da Li-Fi) için sensör ve kontrollerle entegrasyon. Renk Ayarlama: Bu sabit renkli bir LED olsa da, iç mekan ve uyarlanabilir dış aydınlatma için çok renkli veya ayarlanabilir beyaz LED'ler yönünde trendler mevcuttur. XI3030-PA3501H-AM, gelişen otomotiv sektörüne uygun sağlam bir pakette yüksek güvenilirlik, verimlilik ve performans trendleriyle uyumludur.