SMD LED 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T Teknik Özellikleri - Mavi 468nm - 2.8x3.5x0.8mm - 3.1V - 40mW - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

19-117/BHC-ZL1M2RY/3T, yüksek güvenilirlik ve verimli montaj gerektiren modern elektronik uygulamalar için tasarlanmış, kompakt, yüzeye monte bir mavi LED'dir. Bu bileşen, geleneksel lead-frame LED'lere kıyasla önemli bir ilerleme sunarak, kart alanı kullanımı ve üretim verimliliği açısından önemli avantajlar sağlar.

1.1 Temel Avantajlar ve Ürün Konumlandırması

Bu LED'in birincil avantajı, daha küçük baskılı devre kartlarının (PCB) tasarımını doğrudan mümkün kılan minyatür boyutudur. Bu boyut azalması, daha yüksek bileşen paketleme yoğunluğuna katkıda bulunarak, sınırlı bir alan içinde daha karmaşık işlevsellik sağlar. Ayrıca, hem bileşenler hem de nihai monte edilmiş ekipman için azalan depolama gereksinimleri, lojistik ve ürün muhafazasında genel maliyet tasarruflarına yol açar.

Hafif yapısı, ağırlığın kritik bir tasarım faktörü olduğu taşınabilir ve minyatür elektronik cihazlar için özellikle uygundur. Bileşen, yüksek hızlı otomatik seç-ve-yerleştir montaj ekipmanlarıyla tam uyumluluğu sağlayan, endüstri standardı 8mm şerit üzerinde ve 7 inç çapında makaralar halinde tedarik edilir; bu da seri üretim için esastır.

1.2 Hedef Uygulamalar ve Pazarlar

Bu LED çok yönlüdür ve birkaç önemli uygulama alanında kullanım bulur. Birincil kullanım alanı, tutarlı mavi çıktısının net bir aydınlatma sağladığı gösterge panelleri, kontrol paneli göstergeleri ve membran anahtarlar için arka aydınlatmadır. Telekomünikasyon sektöründe ise telefon ve faks makineleri gibi cihazlarda durum göstergesi ve tuş takımı arka aydınlatması olarak hizmet eder.

Ayrıca, sıvı kristal ekranların (LCD), sembollerin ve çeşitli anahtar arayüzlerinin arkasındaki düz arka aydınlatma çözümleri için de kullanılır. Genel amaçlı doğası, güvenilir bir mavi ışık kaynağının gerekli olduğu çok çeşitli tüketici, endüstriyel ve otomotiv gösterge uygulamalarına uyarlanabileceği anlamına gelir.

2. Teknik Özellikler ve Derinlemesine Yorum

Mutlak maksimum değerleri anlamak, bir uygulama devresinde LED'in uzun vadeli güvenilirliğini sağlamak ve erken arızalanmasını önlemek için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, sürekli bir ileri akım (IF) 10 mA'dir. Bu değerin aşılması aşırı ısınmaya neden olarak iç yarı iletken bağlantısının bozulmasına, ışık çıkışının hızla azalmasına ve nihayetinde geri dönüşü olmayan arızaya yol açar. Darbe (pulse) çalışma için izin verilen tepe ileri akımı (IFP) 40 mA'dir, ancak yalnızca 1 kHz frekansta ve %10 (1/10) görev döngüsü (duty cycle) altında. Bu, aşırı ısınma olmadan kısa süreli daha yüksek parlaklık sağlar.

Toplam güç dağılımı (Pd) 40 mW'ı aşmamalıdır; bu, ileri yönlü akım ve voltajın bir fonksiyonudur. Çalışma ve depolama sıcaklık aralıkları sırasıyla -40°C ila +85°C ve -40°C ila +90°C olarak belirtilmiştir; bu da zorlu ortamlar için uygun olduğunu göstermektedir. Bileşen, İnsan Vücudu Modeli'ne (HBM) göre 2000V olarak derecelendirilmiş, elektrostatik deşarja (ESD) karşı bir koruma derecesi sunar; bu, kontrollü bir ortamda işleme için standart bir seviyedir, ancak montaj sırasında yine de uygun ESD önlemlerinin alınmasını gerektirir.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Standart test koşulları altında (ortam sıcaklığı Ta=25°C ve ileri yönlü akım 5 mA), LED temel performans parametreleri sergiler. Işık şiddeti (Iv) tipik bir aralığa sahiptir ve minimum ve maksimum değerler, daha sonra detaylandırılacak olan binleme sistemi ile tanımlanır. Görüş açısı (2θ1/2) geniş 120 derecedir ve odaklanmış bir ışın yerine alan aydınlatması için uygun, geniş, dağınık bir yayılım deseni sağlar.

Spektral özellikler, mavi renginin merkezinde yer alır. Tepe dalga boyu (λp) tipik olarak 468 nanometredir (nm), baskın dalga boyu (λd) 465.0 nm ile 475.0 nm arasında değişir. Spektral bant genişliği (Δλ) yaklaşık 25 nm'dir ve mavi rengin saflığını tanımlar. İleri yönlü voltaj (VF5 mA test akımını elde etmek için gereken voltaj 2.50V ile 3.10V arasında değişir. Bu parametre devre tasarımı için kritiktir, çünkü LED üzerindeki voltaj düşüşünü ve gerekli akım sınırlama direnci değerini belirler.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Seri üretimde tutarlılığı sağlamak için LED'ler performans gruplarına ayrılır. Bu sistem, tasarımcıların uygulamaları için belirli minimum kriterleri karşılayan bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti Binning

Işık çıkışı dört farklı sınıfa ayrılır: L1, L2, M1 ve M2. L1 sınıfı en düşük çıkış aralığını (11.5 - 14.5 mcd) temsil ederken, M2 sınıfı en yüksek aralığı (22.5 - 28.5 mcd) temsil eder. Tasarımcılar, ürünleri için minimum bir parlaklık seviyesi garanti etmek amacıyla bir sınıf kodu belirtebilirler; bu, düzgün panel aydınlatması gerektiren veya belirli görünürlük standartlarını karşılaması gereken uygulamalar için esastır.

3.2 Baskın Dalga Boyu Binning

Mavi ışığın rengi, baskın dalga boyu sınıflandırması ile kontrol edilir. İki sınıf tanımlanmıştır: 'X' (465.0 - 470.0 nm) ve 'Y' (470.0 - 475.0 nm). 'X' sınıfı biraz daha kısa dalga boyu, daha derin mavi üretirken, 'Y' sınıfı biraz daha uzun dalga boylu olup mavi-cyan tonuna yakındır. Bu, bir dizideki farklı LED'ler arasında renk eşleştirmesi yapılmasına veya marka veya estetik nedenlerle belirli bir mavi tonunun sağlanmasına olanak tanır.

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

İleri voltaj üç kategoriye ayrılmıştır: 9 (2.50 - 2.70V), 10 (2.70 - 2.90V) ve 11 (2.90 - 3.10V). Voltaj sınıfını bilmek, verimli bir sürücü devresi tasarlamak için hayati öneme sahiptir. Aynı veya bilinen bir voltaj sınıfından LED'ler kullanmak, birden fazla LED paralel bağlandığında ve her biri için ayrı akım regülasyonu yapılmadığında, akım ve parlaklıktaki değişimleri en aza indirir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan karakteristik eğriler, LED'in değişen çalışma koşulları altındaki davranışına dair derin bir içgörü sunar; bu, sağlam bir sistem tasarımı için gereklidir.

4.1 Relative Luminous Intensity vs. Forward Current

İleri akımın bir fonksiyonu olarak bağıl ışık şiddetini gösteren eğri tipik olarak doğrusal değildir. Çıkış akımla artar ancak sonunda doyuma ulaşır. Daha da önemlisi, önerilen akımın üzerinde çalışmak aşırı eklem sıcaklığına yol açar; bu da yalnızca verimliliği düşürmekle kalmaz, aynı zamanda cihazın ömrünü de kısaltır. Bu eğri, tasarımcıların istenen parlaklık ile çalışma ömrü arasında en uygun dengeyi bulmalarına yardımcı olur.

4.2 Göreceli Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı Grafiği

LED performansı sıcaklığa oldukça bağlıdır. Ortam sıcaklığı yükseldikçe, ışık çıkışı genellikle azalır. Bu eğri, bu güç azaltımını nicelendirir. Yüksek sıcaklıklara maruz kalan uygulamalar için (örneğin, bir araç gösterge panelinin içinde veya diğer ısı üreten bileşenlerin yakınında), LED'in tüm çalışma koşullarında yeterince parlak kalmasını sağlamak için bu veri esastır. Bu, daha yüksek parlaklık sınıfı için tasarım yapmayı veya termal yönetim stratejileri uygulamayı gerektirebilir.

4.3 İleri Yön Akımı Derecelendirme Eğrisi

Bu, güvenilirlik için tartışmasız en kritik eğridir. Herhangi bir ortam sıcaklığında izin verilen maksimum sürekli ileri akımı tanımlar. Sıcaklık arttıkça, maksimum güvenli akım azalır. Bu azaltma eğrisine uymak, termal kaçak oluşmasını önler ve LED'in güvenli çalışma alanı (SOA) içinde çalışmasını sağlar; bu da belirtilen ömrü elde etmenin temelidir.

4.4 Spektrum Dağılımı ve Radyasyon Deseni

Spektrum dağılım grafiği, 468 nm civarında merkezlenmiş farklı dalga boylarında yayılan ışığın şiddetini göstermektedir. Radyasyon deseni diyagramı (genellikle bir kutupsal grafik), ışığın paketten uzamsal olarak nasıl yayıldığını göstermektedir. Geniş 120 derecelik görüş açısı, şiddetin çipe dik açıda en yüksek olduğu ve daha geniş açılarda azaldığı Lambert veya yakın-Lambert yayılım desenini doğrulamaktadır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Toleranslar

LED, standart bir SMD paketine sahiptir. Kritik boyutlar, PCB pad desenini belirleyen gövde boyutu ile anot ve katot terminallerinin yerleşimini içerir. Boyut çizimi, aksi belirtilmedikçe standart ±0.1 mm toleransı ile tüm kilit ölçümleri belirtir. Bu bilgi, uygun lehimleme ve hizalama sağlamak için PCB ayak izini oluşturmakta kullanılır.

5.2 Polarite Tanımlama ve Pad Tasarımı

LED'in çalışması için doğru polarite esastır. Veri sayfasındaki paket çizimi anodu ve katodu açıkça gösterir. Tipik olarak, bileşenin üzerinde büyütme altında görsel tanımlama için bir ped işaretlenmiş veya farklı bir şekle (örneğin, bir çentik veya pahlı kenar) sahip olabilir. Önerilen PCB ped düzeni, güvenilir bir lehim bağlantısı ve uygun termal ve elektriksel bağlantı sağlar.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

LED'in performansını ve güvenilirliğini korumak için uygun taşıma ve lehimleme kritik öneme sahiptir.

6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

Bileşen, kızılötesi ve buhar fazlı reflow işlemleriyle uyumludur. Özel bir kurşunsuz lehimleme sıcaklık profili sağlanmıştır. Temel parametreler arasında bir ön ısıtma aşaması (150-200°C, 60-120 saniye), likidüs (217°C) üzerinde geçirilen süre (60-150 saniye) ve maksimum 10 saniye için 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığı bulunur. Termal şoku önlemek için maksimum ısınma ve soğuma hızları da belirtilmiştir. Dahili bağ teli veya epoksi lens hasarını önlemek için reflow lehimleme işleminin ikiden fazla kez yapılmaması şiddetle tavsiye edilir.

6.2 El ile Lehimleme ve Yeniden İşleme Önlemleri

El ile lehimleme kaçınılmaz ise, son derece dikkatli olunmalıdır. Lehim havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her bir terminal ile temas süresi 3 saniyeyi geçmemelidir. Düşük güçlü bir havya (≤25W) tavsiye edilir. Önemli bir uyarı sağlanmıştır: hasar genellikle el ile lehimleme sırasında meydana gelir. Yeniden işlem için, SMD bileşenleri için tasarlanmış, her iki terminali aynı anda ısıtarak bileşeni lehim bağlantılarını veya LED gövdesini zorlamadan kaldırmaya olanak veren özel bir çift uçlu lehim havya kullanılmalıdır.

6.3 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler, atmosferik nemin emilmesini önlemek için nem geçirmez bariyer torbalarda kurutucu ile paketlenmiştir. Bileşenler üretimde kullanılmaya hazır olana kadar torba açılmamalıdır. Açıldıktan sonra, LED'ler ≤30°C ve ≤%60 bağıl nem koşullarında depolanırsa 168 saat (7 gün) içinde kullanılmalıdır. Bu maruz kalma süresi aşılırsa, nemi gidermek ve yüksek sıcaklıktaki reflow işlemi sırasında "popcorning" veya tabakalanmayı önlemek için bir kurutma işlemi (60 ±5°C, 24 saat) gereklidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Makara ve Şerit Özellikleri

Ürün, otomatik montaj için şerit ve makara formatında tedarik edilir. Taşıyıcı şerit boyutları, yuva boyutu ve makara boyutları belirtilmiştir. Her makara 3000 adet içerir. Makara ve şerit malzemeleri nem dirençli olacak şekilde tasarlanmıştır ve bileşenleri depolama ve taşıma sırasında korur.

7.2 Etiket Açıklaması ve Model Numaralandırması

Ambalaj etiketi, müşteri parça numarası (CPN), üretici parça numarası (P/N), paketleme miktarı (QTY) ve ışık şiddeti (CAT), baskın dalga boyu (HUE) ve ileri voltaj (REF) için özel bin kodları dahil olmak üzere birkaç önemli alan içerir. İzlenebilirlik için parti numarası (LOT No.) da sağlanmıştır. Bu etiketlemeyi anlamak, alınan bileşenlerin sipariş edilen özelliklerle eşleştiğini doğrulamak için gereklidir.

8. Uygulama Tasarımı Hususları

8.1 Devre Tasarımı ve Akım Sınırlama

En kritik tasarım kuralı, seri bir akım sınırlayıcı direncin (veya gelişmiş uygulamalar için bir sabit akım sürücüsünün) zorunlu kullanımıdır. LED'in ileri voltajı negatif bir sıcaklık katsayısına ve bir üretim toleransına sahiptir. Akım sınırlama olmadan besleme voltajındaki hafif bir artış, büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına neden olabilir. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_supply - V_F) / I_F, burada V_F ve I_F hedef çalışma noktalarıdır.

8.2 Son Kullanımda Termal Yönetim

LED'in kendisi küçük olsa da, ısısının yönetilmesi performans ve ömür için önemlidir. Tasarımcılar, LED'in lehim pedlerinden PCB'ye ve muhtemelen bir soğutucuya kadar olan ısıl yolu dikkate almalıdır. LED ayak izi etrafında yeterli bakır alanına (termal rahatlatma pedleri) sahip bir PCB kullanmak ısının dağılmasına yardımcı olabilir. Yüksek ortam sıcaklığına sahip uygulamalar için güç azaltma eğrilerine başvurulmalıdır.

8.3 Optik Entegrasyon

Arka aydınlatma veya gösterge uygulamaları için optik yol dikkate alınmalıdır. Geniş görüş açısı, bir difüzörü veya ışık kılavuzunu eşit şekilde aydınlatmak için faydalıdır. LED ile aydınlatılan yüzey arasındaki mesafe ve reflektör veya lens kullanımı, nihai parlaklığı ve düzgünlüğü etkileyecektir. Mavi renk, bazı uygulamalarda fosfor kaplı lensler veya uzak fosfor teknikleri kullanılarak beyaza veya diğer renklere dönüştürülebilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Eski delikli LED teknolojilerine kıyasla, bu SMD LED temel alanlarda üstün performans sunar. Bacakların olmaması parazitik endüktansı ortadan kaldırır ve darbeli modda kullanılırsa daha yüksek frekanslı anahtarlamaya olanak tanır, ancak bu tipik bir uygulama değildir. SMD paketinin daha küçük termal kütlesi daha hızlı termal tepki sağlayabilir, ancak bu aynı zamanda ısının PCB üzerinden daha verimli bir şekilde uzaklaştırılması gerektiği anlamına gelir.

Mavi SMD LED'ler kategorisinde, 19-117 modeli, paket boyutu (çok yoğun yerleşimlere olanak tanır), geniş görüş açısı (geniş aydınlatma için) ve kapsamlı sınıflandırma sistemi (tasarım esnekliği ve tutarlılık için) kombinasyonu ile kendini farklılaştırır. RoHS, REACH ve halojensiz standartlara uyumu, katı çevre düzenlemelerine sahip küresel pazarlar için uygun olmasını sağlar.

10. Teknik Parametrelere Dayalı Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 5V besleme ile hangi direnç değerini kullanmalıyım?

Maksimum ileri voltajı (bin 11'den 3.10V) ve standart parlaklık için 5 mA hedef akımı kullanarak: R = (5V - 3.10V) / 0.005A = 380 Ohm. En yakın standart değer 390 Ohm'dur. 390 Ohm ile yeniden hesaplama yapıldığında I_F = (5V - 3.10V) / 390 = ~4.87 mA elde edilir, bu güvenlidir. Her zaman maksimum V_F Bu hesaplama için seçtiğiniz kutudan, akımın asla sınırı aşmamasını sağlamak için.

10.2 Daha yüksek parlaklık için bu LED'i 20 mA'de sürebilir miyim?

Hayır. Mutlak maksimum sürekli ileri akım değeri 10 mA'dir. 20 mA'de çalıştırmak bu değeri aşarak, şiddetli aşırı ısınmaya, hızlı ışık şiddeti azalmasına ve neredeyse kesin arızaya neden olur. Daha yüksek parlaklık elde etmek için, daha yüksek ışık şiddeti kutusundan (M1 veya M2) bir LED seçin veya daha yüksek bir akım değil, birden fazla LED kullanın.

10.3 Etiket üzerindeki bin kodlarını nasıl yorumlamalıyım?

Etiket üzerindeki CAT, HUE ve REF alanları bin'lere karşılık gelir. Örneğin, CAT: M2, HUE: X, REF: 10 şeklinde gösterilen bir etiket, o makaradaki LED'lerin 22.5 ile 28.5 mcd (M2) arasında bir ışık şiddetine, 465.0 ile 470.0 nm (X) arasında bir baskın dalga boyuna ve 2.70 ile 2.90V (10) arasında bir ileri yönlü gerilime sahip olduğu anlamına gelir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

11.1 Gösterge Paneli Gösterge Kümesi

Bir otomotiv gösterge panelinde, uyarı sembollerini (örneğin, uzun far, sinyal lambası) aydınlatmak için bir polikarbonat merceğin arkasında birden fazla 19-117 LED kullanılabilir. Tasarımcılar, parlak gün ışığı koşullarında görünürlüğü sağlamak için belirli bir parlaklık sınıfı (örneğin, M1) seçerler. LED'ler, araçtaki 12V sistemi tarafından bir akım sınırlayıcı direnç ağı veya özel bir LED sürücü IC üzerinden beslenir. Geniş görüş açısı, sembolün eşit şekilde aydınlatılmasını sağlar. Yüksek çalışma sıcaklığı aralığı (-40 ila +85°C), bu zorlu ortam için hayati önem taşır.

11.2 Düşük Güç Durum Göstergesi

Router veya şarj cihazı gibi duvara takılı bir tüketici cihazı için, tek bir 19-117 LED net bir güç açık/durum göstergesi sağlar. 5V USB hattından veya 3.3V logic hattından (uygun şekilde hesaplanmış bir direnç ile) 5 mA ile sürüldüğünde, çok az güç tüketir. Mavi renk genellikle "aktif" veya "bağlı" durumu ile ilişkilendirilir. Küçük boyutu, modern elektronik cihazların giderek incelen profillerine sığmasını sağlar.

12. Çalışma Prensibi

19-117 LED, bir yarı iletken ışık kaynağıdır. Çekirdeği, indiyum galyum nitrür (InGaN) gibi malzemelerden oluşan ve bir p-n eklemi oluşturan bir çiptir. Eklem iç potansiyelini aşan bir ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerji fotonlar (ışık) şeklinde salınır. InGaN malzemesinin spesifik bant aralığı enerjisi, yayılan fotonların dalga boyunu belirler; bu durumda yaklaşık 468 nm olan ve mavi ışık olarak algılanan dalga boyudur. Epoksi lens, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve yayılan ışığı istenen radyasyon modeline dönüştürür.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

19-117 LED, elektronik miniaturizasyonunun genel eğilimi ve delikli montajdan yüzey montaj teknolojisine geçiş süreci içinde yer alır. Bu değişim, otomatik ve yüksek hacimli montajı mümkün kılarak, elle lehimleme adımlarını ortadan kaldırarak üretim maliyetlerini düşürür ve güvenilirliği artırır. LED endüstrisinde özellikle, devam eden gelişmeler ışık etkinliğini artırmaya (elektriksel girdinin her watt'ı için daha fazla ışık çıkışı), renk tutarlılığını ve doygunluğunu iyileştirmeye ve yüksek sıcaklık ve yüksek akım koşullarında güvenilirliği artırmaya odaklanmaktadır. Bu standart bir mavi LED olsa da, temel malzeme bilimi ve paketleme teknikleri gelişmeye devam etmekte ve sonraki bileşen nesillerinde performans iyileştirmelerini yönlendirmektedir.