SMD LED 0201 Mavi Teknik Veri Sayfası - Boyutlar 0.6x0.3x0.25mm - Gerilim 2.8-3.8V - Güç 80mW

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, 0201 paket boyutunda bir minyatür Yüzey Montaj Cihazı (SMD) Işık Yayan Diyot (LED) için teknik özellikleri detaylandırır. Bu bileşen, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montajı için tasarlanmış olup, alan kısıtlı uygulamalar için idealdir. LED, InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) yarı iletken malzeme kullanarak mavi ışık yayar ve optimum ışık çıkışı için su berraklığında bir lense sahiptir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED'in birincil avantajları arasında son derece kompakt boyutu, yüksek hacimli otomatik yerleştirme ekipmanlarıyla uyumluluğu ve kurşunsuz kızılötesi (IR) reflow lehimleme proseslerine uygunluğu yer alır. RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) uyumluluğunu karşılamak üzere tasarlanmıştır. Hedef uygulamaları, durum göstergeleri, ön panel ve tuş takımı arka aydınlatması, telekomünikasyon ekipmanlarında sinyal ışıkları, ofis otomasyon cihazları, ev aletleri ve iç mekan işaretlemeleri dahil olmak üzere geniş bir tüketici ve endüstriyel elektronik yelpazesini kapsar. Minyatür boyutu, akıllı telefonlar, tabletler ve giyilebilir teknoloji gibi taşınabilir cihazlarda özellikle değerlidir.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

Bu bölüm, LED'in standart test koşulları altındaki çalışma limitleri ve performans özelliklerinin detaylı bir dökümünü sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Derecelendirmeler

Mutlak Maksimum Derecelendirmeler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bu derecelendirmeler, 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir. Maksimum sürekli DC ileri akım (IF) 20 mA'dır. 100 mA'lik daha yüksek bir tepe ileri akımına izin verilir, ancak yalnızca 1/10 görev döngüsü ve 0.1 ms darbe genişliği ile darbe koşulları altında. Maksimum güç dağılımı 80 mW'dır. Cihaz, -40°C ila +85°C aralığında çalışma için derecelendirilmiştir ve -40°C ila +100°C ortamlarda saklanabilir.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Elektro-Optik Özellikler, aksi belirtilmedikçe, Ta=25°C'de ve 20 mA ileri akım (IF) ile ölçülür. Işık şiddeti (Iv), CIE fotopik göz tepki eğrisiyle eşleşecek şekilde filtrelenmiş bir sensör kullanılarak ölçüldüğünde, tipik olarak 90.0 mcd ila 224.0 mcd aralığındadır. Görüş açısı (2θ1/2), şiddetin eksenel değerinin yarısına düştüğü tam açı olarak tanımlanır ve tipik olarak 110 derecedir; bu geniş bir görüş deseni olduğunu gösterir. Tepe emisyon dalga boyu (λp) 468 nm merkezlidir. Algılanan rengi tanımlayan baskın dalga boyu (λd) 465 nm ila 475 nm arasında değişir. Spektral bant genişliği (Δλ) yaklaşık 25 nm'dir. LED üzerinden 20 mA akım sağlamak için gereken ileri gerilim (VF) tipik olarak 2.8 V ile 3.8 V arasındadır. Ters akım (IR), 5V ters gerilim (VR) altında maksimum 10 μA olarak belirtilmiştir; cihazın ters öngerilim altında çalışmak üzere tasarlanmadığını not etmek kritik öneme sahiptir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde tutarlılığı sağlamak için LED'ler, temel parametrelere göre sınıflara ayrılır. Bu, tasarımcıların renk, parlaklık ve elektriksel davranış için belirli gereksinimleri karşılayan bileşenleri seçmesine olanak tanır.

3.1 İleri Gerilim (VF) Sınıflandırması

LED'ler beş gerilim sınıfına (D7'den D11'e) ayrılır. Her sınıf, 2.8-3.0 V (D7) ile başlayıp 3.6-3.8 V (D11) kadar uzanan 0.2 V'luk bir aralığı temsil eder. Her sınıf içindeki tolerans ±0.10 V'dur. Bu sınıflandırma, özellikle birden fazla LED seri bağlandığında, kararlı akım sürücü devreleri tasarlamaya yardımcı olur.

3.2 Işık Şiddeti (IV) Sınıflandırması

Işık çıkışı dört şiddet sınıfına ayrılır: Q2 (90.0-112.0 mcd), R1 (112.0-140.0 mcd), R2 (140.0-180.0 mcd) ve S1 (180.0-224.0 mcd). Her şiddet sınıfı için tolerans ±%11'dir. Bu, uygulama parlaklık ihtiyaçlarına göre seçim yapılmasına ve çoklu LED dizilerinde görsel tutarlılığın sağlanmasına olanak tanır.

3.3 Baskın Dalga Boyu (WD) Sınıflandırması

Renk (baskın dalga boyu), iki sınıf aracılığıyla kontrol edilir: AC (465.0-470.0 nm) ve AD (470.0-475.0 nm). Her dalga boyu sınıfı için tolerans ±1 nm'dir. Bu sıkı kontrol, belirli renk noktaları veya renk karışımının gerekli olduğu uygulamalar için esastır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasında belirli grafiksel eğrilere atıfta bulunulsa da (örn., spektral dağılım için Şekil 1, görüş açısı için Şekil 5), bunların tipik çıkarımları burada analiz edilir. İleri akım - ileri gerilim (I-V) karakteristiği, bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi gösterecektir. Işık şiddeti, belirtilen çalışma aralığı içinde genellikle ileri akımla orantılıdır. Tepe emisyon dalga boyu, eklem sıcaklığı arttıkça hafif bir negatif kayma gösterebilir; bu, cihaz ısındıkça mavi ışığın dalga boyunun çok hafifçe kısalabileceği anlamına gelir. Geniş 110 derecelik görüş açısı eğrisi, neredeyse Lambert yayılım desenini gösterir ve eksen dışı iyi bir görünürlük sağlar.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

LED, EIA standardı 0201 paket şekline uygundur. Temel boyutlar arasında tipik gövde uzunluğu 0.6 mm, genişlik 0.3 mm ve yükseklik 0.25 mm bulunur. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutsal toleranslar ±0.2 mm'dir. Paket, yüzey montajı için iki anot/katot terminali içerir.

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Pedi

Güvenilir lehimleme için bir lehim pedi tasarımı sağlanmıştır. Önerilen ped düzeni, kızılötesi veya buhar fazlı reflow prosesleri için optimize edilmiştir ve uygun lehim fileto oluşumu ile mekanik stabiliteyi sağlar. Özellikle bu kadar küçük bir bileşen için reflow sırasında 'mezar taşı' (bileşenin bir ucu üzerinde dikilmesi) oluşumunu önlemek için bu düzene uyulması çok önemlidir.

5.3 Polarite Tanımlama

Montaj sırasında polariteye dikkat edilmelidir. Katodu tanımlayan spesifik işaretleme veya iç yapı için veri sayfasına başvurulmalıdır. Yanlış polarite bağlantısı LED'in yanmasını engeller ve maksimum derecelendirmenin ötesinde ters gerilim uygulamak cihaza zarar verebilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 IR Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb-free) prosesler için J-STD-020B'ye uygun önerilen bir reflow profili sağlanmıştır. Temel parametreler arasında bir ön ısıtma bölgesi (tipik olarak 150-200°C, en fazla 120 saniye), 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığa kontrollü bir rampa ve kullanılan lehim pastası için uygun bir sıvılaşma üstü süresi (TAL) bulunur. Tepe sıcaklıktaki toplam süre maksimum 10 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Optimal profilin spesifik PCB tasarımına, lehim pastasına ve fırına bağlı olduğu vurgulanır, bu nedenle kart seviyesinde karakterizasyon önerilir.

6.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse, aşırı dikkat gösterilmelidir. Lehimleme havya ucu sıcaklığı 300°C'yi geçmemeli ve LED terminaliyle temas süresi, yalnızca tek bir lehimleme işlemi için maksimum 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Aşırı ısı, yarı iletken çipi veya plastik pakete zarar verebilir.

6.3 Depolama ve Taşıma Koşulları

LED'ler nem hassasiyetine sahiptir. Orijinal, nem geçirmez, kurutuculu torbalarında saklandığında, ≤30°C ve ≤%70 Bağıl Nem (RH) koşullarında tutulmalı ve bir yıl içinde kullanılmalıdır. Torba açıldıktan sonra, ≤30°C ve ≤%60 RH koşullarında \"zemin ömrü\" 168 saattir (7 gün). Bu süreyi aşan bileşenler, reflow öncesinde emilen nemi gidermek ve lehimleme sırasında \"patlamış mısır\" veya paket çatlamasını önlemek için bir kurutma prosedürüne (yaklaşık 60°C'de en az 48 saat) tabi tutulmalıdır.

6.4 Temizlik

Lehimleme sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca belirtilen çözücüler kullanılmalıdır. LED'i oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan daha kısa süreyle daldırmak kabul edilebilir. Belirtilmemiş veya agresif kimyasalların kullanımı, paket malzemesine, lense veya iç bağlantılara zarar verebilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

LED'ler otomatik montaj için paketlenmiş olarak tedarik edilir. 12 mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit üzerine monte edilirler. Bu şerit, standart 7 inç (178 mm) çapında bir makaraya sarılır. Her tam makara 4000 adet içerir. Tam makaradan daha az miktarlar için, minimum 500 adetlik paket mevcuttur. Paketleme, ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygundur.

7.2 Parça Numarası Yorumlaması

Parça numarası tipik olarak temel özellikleri kodlar. Tam adlandırma kuralı özel olabilse de, genellikle paket boyutunu (0201), rengi (Mavi, \"B\" ile gösterilir) ve potansiyel olarak performans sınıfı kodlarını içerir. Kesin ürün, veri sayfası başlığında listelenen tam parça numarası ile tanımlanır.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

LED, kararlı ve güvenilir çalışma için sabit bir voltaj kaynağıyla değil, sabit bir akım kaynağıyla sürülmelidir. Basit bir seri direnç en yaygın akım sınırlama yöntemidir. Direnç değeri (R), R = (Vbesleme - VF) / IF formülüyle hesaplanır; burada VF veri sayfasındaki ileri gerilimdir (muhafazakar bir tasarım için maksimum değer kullanılır) ve IF istenen ileri akımdır (örn., 20 mA). Örneğin, 5V besleme ve 3.8V VF ile, R = (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ω'dur. 62 Ω veya 68 Ω standart değerli bir direnç uygun olacaktır. Hassas veya pil ile çalışan uygulamalar için özel LED sürücü entegreleri önerilir.

8.2 Tasarım Hususları ve Notlar

Termal Yönetim:Güç dağılımı düşük olsa da (maks. 80 mW), pedlerin etrafında yeterli PCB bakır alanı sağlamak, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında, ısıyı dağıtarak LED verimliliğini ve ömrünü korumaya yardımcı olur.
ESD Koruması:Tüm yarı iletken cihazlar gibi, LED'ler de Elektrostatik Deşarj'a (ESD) karşı hassastır. Montaj sırasında uygun ESD işleme prosedürleri takip edilmelidir.
Optik Tasarım:Su berraklığındaki lens parlak bir nokta kaynağı sağlar. Dağınık veya şekillendirilmiş ışık çıkışı için, harici ışık kılavuzları, difüzörler veya lensler ürün muhafazasına dahil edilebilir.
Akım Derecelendirmesi:LED'i maksimum derecelendirmenin altındaki akımlarda (örn., 20 mA yerine 15 mA) çalıştırmak, çalışma ömrünü önemli ölçüde artırabilir ve termal stresi azaltabilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

0201 paketi, ticari olarak temin edilebilen en küçük SMD LED ayak izlerinden birini temsil eder ve ultra minyatür tasarımlar için 0402 veya 0603 paketlerine göre önemli bir boyut avantajı sunar. InGaN teknolojisinin kullanımı yüksek verimli mavi ışık yayılımı sağlar. Geniş 110 derecelik görüş açısı ve berrak lens kombinasyonu, onu daha dar açılı veya dağınık lensli varyantlardan ayırır ve geniş görünürlük gerektiren uygulamalar için uygun kılar. Standart kurşunsuz reflow profilleriyle uyumluluğu, modern, RoHS uyumlu üretim prosesleriyle uyumlu hale getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'i 3.3V besleme ile sürebilir miyim?
C: Evet, ancak dikkatli bir tasarım gereklidir. İleri gerilim (2.8-3.8V) besleme voltajına yakın olduğundan, akım sınırlayıcı direnç değeri çok küçük olacak ve akım VF ve Vbesleme değişimlerine karşı oldukça hassas hale gelecektir. 3.3V hattından kararlı çalışma için özel bir düşük düşüşlü sabit akım sürücü önerilir.
S: Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?
C: Tepe dalga boyu (λp), LED'in spektral çıkış eğrisindeki en yüksek noktadaki dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd), insan gözüne aynı renkte görünecek saf bir monokromatik ışığın tek dalga boyunu temsil eden hesaplanmış bir değerdir. λd, renk algısı ve eşleştirme için daha alakalıdır.
S: Cihaz ters çalışma için değilse neden bir ters akım spesifikasyonu var?
C: Ters akım (IR), kontrollü 5V ters öngerilim altında test edilen bir sızıntı spesifikasyonudur. Bu bir kalite ve parametre testidir, bir çalışma koşulu değildir. Devrede ters gerilim uygulamak cihaza zarar verebilir.
S: Sipariş verirken sınıf kodlarını nasıl yorumlamalıyım?
C: Uygulamanız için sıkı gruplanmış özelliklere sahip LED'ler almanızı sağlamak için istenen VF, IV ve WD sınıf kodlarını (örn., D9, R2, AC) belirtebilirsiniz, ancak bu kullanılabilirliği ve maliyeti etkileyebilir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Giyilebilir Cihaz PCB'sinde Durum Göstergesi
Bir tasarımcı, kompakt bir fitness takip cihazı oluşturmaktadır. Kart alanı son derece sınırlıdır. Bluetooth eşleştirme durumunu ve düşük pil seviyesini göstermek için tek bir mavi LED gereklidir. Minimum ayak izi nedeniyle 0201 LED seçilmiştir. Tasarımcı, yeterli görünürlük için R1 (112-140 mcd) şiddet sınıfını seçer. LED, sistem mikrodenetleyicisindeki bir GPIO pini üzerinden, 100Ω seri direnç (3.0V pil ve tipik VF için hesaplanmış) ile sürülür. PCB düzeni, önerilen ped geometrisini takip eder. Montaj sırasında, üretici sağlanan kurşunsuz reflow profilini kullanır. Nem hassas bileşenler, makara açıldıktan sonra PCB'ler bir haftadan fazla depolandığı için kullanımdan önce kurutulur. Nihai ürün, minimum alan ve güç tüketen, güvenilir ve parlak bir durum göstergesine sahiptir.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir LED, yarı iletken bir p-n eklem diyotudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerji foton (ışık) şeklinde açığa çıkar. Yayılan ışığın rengi (dalga boyu), yarı iletken malzemenin enerji bant aralığı tarafından belirlenir. Bu spesifik LED, mavi ışık yayılımına karşılık gelen bir bant aralığına sahip olan InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) bileşik yarı iletkenini kullanır. Su berraklığındaki epoksi lens, yarı iletken çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve ışık çıkış desenini şekillendirir.

13. Teknoloji Trendleri

Gösterge ve arka aydınlatma LED'lerindeki trend, daha fazla minyatürleşme, artan verimlilik (birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıkışı, lümen/vat olarak ölçülür) ve daha yüksek güvenilirlik yönünde devam etmektedir. Paket tasarımları, termal performansı iyileştirmek ve küçük paketlerde daha yüksek sürücü akımlarına izin vermek için gelişmektedir. Sıcaklık ve ömür boyunca dalga boyu stabilitesinde de devam eden gelişmeler vardır. Gelişmiş yarı iletken malzemelerin ve epitaksiyel büyütme tekniklerinin benimsenmesi, renk noktaları üzerinde daha sıkı kontrol ve giderek küçülen çip boyutlarından daha yüksek parlaklık elde edilmesini sağlar. LED paketinin içine akım sınırlayıcı dirençler veya koruma diyotları dahil etmek gibi entegrasyon, devre tasarımını basitleştirmek ve kart alanından tasarruf etmek için başka bir trenddir.