SMD LED 19-21 Mavi Veri Sayfası - Boyutlar 2.0x1.25x0.8mm - Voltaj 2.7-3.7V - Güç 75mW - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

19-21 SMD LED, güvenilir gösterge veya arka aydınlatma çözümleri gerektiren modern elektronik uygulamalar için tasarlanmış kompakt, yüzey montajlı bir cihazdır. Temel avantajı, geleneksel lead-frame LED'lere kıyasla önemli ölçüde azaltılmış kapladığı alandır; bu, baskılı devre kartlarında (PCB) daha yüksek bileşen paketleme yoğunluğuna olanak tanır. Bu küçültme, daha küçük nihai ürün tasarımlarına, bileşenler için depolama gereksinimlerinin azalmasına ve genel ağırlık tasarrufuna doğrudan katkıda bulunarak, alan kısıtlı ve taşınabilir cihazlar için ideal hale getirir.

The device is constructed using an InGaN (Indium Gallium Nitride) semiconductor chip, which emits blue light. The encapsulation is a water-clear resin, allowing for maximum light output. It is a mono-color type, supplied on 8mm tape mounted on 7-inch diameter reels for compatibility with high-speed automated pick-and-place assembly equipment. The product is fully compliant with lead-free (Pb-free) soldering processes, including infrared and vapor phase reflow. Furthermore, it adheres to key environmental and safety standards: it is within RoHS (Restriction of Hazardous Substances) compliant versions, complies with EU REACH regulations, and is Halogen-Free (with Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, and their sum <1500 ppm).

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu derecelendirmeler, cihaza kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Bu koşullar altında veya bu koşullarda çalışma garantisi verilmez.

• Ters Gerilim (V_R): 5V. Ters öngerilimde bu voltajın aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• İleri Yön Akımı (I_F): 20mA (sürekli). Bu, güvenilir uzun vadeli çalışma için önerilen maksimum akımdır.
• Tepe İleri Yön Akımı (I_FP): 40mA, yalnızca darbe koşullarında izin verilir (görev döngüsü 1kHz'de 1/10).
• Güç Dağılımı (P_d): 75mW. Bu, paketin termal sınırlarını aşmadan dağıtabileceği maksimum güçtür.
• Elektrostatik Deşarj (ESD): Human Body Model (HBM) derecelendirmesi 150V'dur. Montaj sırasında uygun ESD işleme önlemleri alınması esastır.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr): -40°C ila +85°C. Cihaz bu ortam sıcaklığı aralığında işlevseldir.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg): -40°C ila +90°C.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): Reflow profili 260°C'de tepe noktasına ulaşmalı ve maksimum 10 saniye sürmelidir. El lehimleme havya ucu sıcaklığı 3 saniye boyunca 350°C'yi geçmemelidir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, aksi belirtilmedikçe, 25°C ortam sıcaklığı (T) ve 20mA ileri akım (I) standart test koşullarında ölçülür._a) 25°C ve 20mA ileri akım (I_F) altında ölçülür. Çekirdek ışık çıkışını ve elektriksel performansı tanımlarlar.

• Işık Şiddeti (I_v): Minimum 72.0 mcd ile maksimum 180.0 mcd arasında değişir. Tipik değer bu sınıflandırma aralığı içinde yer alır (Bkz. Bölüm 3).
• Görüş Açısı (2θ)_1/2): Yaklaşık 100 derece. Bu, ışık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü tam açıdır.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): Genellikle 468 nanometre (nm). Bu, spektral emisyonun en güçlü olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): 465.0 nm ile 475.0 nm arasında değişir. Bu, rengi tanımlayan, insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): Genellikle 25 nm. Bu, yayılan spektrumun genişliğini maksimum yoğunluğunun yarısında ölçer.
• İleri Yönlü Gerilim (V_F): 20mA'de 2.70V ile 3.70V arasında değişir. Bu, LED çalışırken üzerindeki gerilim düşüşüdür.
• Ters Yönlü Akım (I_R): 5V ters gerilim uygulandığında maksimum 50 μA. Cihaz ters öngerilimde çalışacak şekilde tasarlanmamıştır.

Önemli Notlar: Işık Şiddeti için toleranslar ±%11, Baskın Dalga Boyu için ±1nm ve İleri Gerilim için ±0.1V olarak belirtilmiştir. 5V ters gerilim koşulu yalnızca I testi içindir._R sadece.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Üretim uygulamalarında tutarlı renk ve parlaklık sağlamak için LED'ler, temel parametrelere göre gruplara ayrılır. Bu, tasarımcıların belirli uygulama gereksinimlerini karşılayan parçaları seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

I'de Bölümlenmiş_F = 20mA. Kodlar artan parlaklık seviyelerini gösterir.

• Q1: 72.0 – 90.0 mcd
• Q2: 90.0 – 112.0 mcd
• R1: 112.0 – 140.0 mcd
• R2: 140.0 – 180.0 mcd

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

I'de Bölümlenmiş_F = 20mA. Mavinin kesin tonunu tanımlar.

• X: 465.0 – 470.0 nm
• Y: 470.0 – 475.0 nm

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

I'de Bölümlenmiş_F = 20mA. Akım sınırlama devrelerinin tasarımında ve paralel dizilerde düzgün parlaklık sağlamak için önemlidir.

• 10: 2.70 – 2.90 V
• 11: 2.90 – 3.10 V
• 12: 3.10 – 3.30 V
• 13: 3.30 – 3.50 V
• 14: 3.50 – 3.70 V

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, LED'in farklı çalışma koşulları altındaki davranışını anlamak için çok önemli olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

4.1 Göreceli Işık Şiddeti - İleri Akım Grafiği

Bu eğri, ışık çıkışının ileri yön akımı ile arttığını ancak doğrusal olmadığını göstermektedir. Daha yüksek akımlarda doygunluğa eğilim gösterir. Önerilen 20mA'nın önemli ölçüde üzerinde çalıştırmak, parlaklıkta azalan getiriler sağlarken ısıyı artırır ve bozulmayı hızlandırır.

4.2 Göreceli Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

LED verimliliği, jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bu eğri tipik olarak, ortam sıcaklığı -40°C'den +85°C'ye çıktıkça ışık çıktısında kademeli bir düşüş gösterir. Tutarlı bir parlaklık sağlamak için uygulamada uygun termal yönetim gereklidir.

4.3 İleri Akım Düşürme Eğrisi

Bu grafik, ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı tanımlar. Sıcaklık arttıkça, cihazın güç dağılımı sınırları içinde kalmak ve aşırı ısınmayı önlemek için izin verilen maksimum akım azaltılmalıdır.

4.4 İleri Gerilim - İleri Akım Karşılaştırması

Bu IV (Akım-Gerilim) karakteristiği doğası gereği üsseldir. İleri gerilimdeki küçük bir değişiklik, akımda büyük bir değişikliğe yol açar; bu da sabit akımlı bir sürücü veya iyi hesaplanmış bir seri direncin kritik ihtiyacını vurgular.

4.5 Spektrum Dağılımı

Spektrum grafiği, 468 nm civarında merkezlenmiş tek bir tepe noktası göstermektedir ve bu, monokromatik mavi çıkışı doğrulamaktadır. Tipik 25nm bant genişliği, yayılan ışığın spektral saflığını göstermektedir.

4.6 Radyasyon Diyagramı

Bu kutupsal çizim, görüş açısını görsel olarak temsil eder; LED'in merkez ekseninden farklı açılardaki bağıl ışık şiddetini gösterir ve yaklaşık 100 derecelik görüş açısını doğrular.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

19-21 SMD LED, kompakt dikdörtgen bir ayak izine sahiptir. Ana boyutlar (milimetre cinsinden) yaklaşık olarak uzunluk 2.0mm, genişlik 1.25mm ve yükseklik 0.8mm'dir. Aksi belirtilmedikçe toleranslar tipik olarak ±0.1mm'dir. Paket, PCB montajı sırasında doğru yönlendirme için gerekli olan bir katot tanımlama işareti içerir.

5.2 Polarite Tanımlama

Doğru polarite, çalışma için zorunludur. Paket, belirgin bir katot işareti içerir. Bu işareti fiziksel bileşen üzerinde tanımlamak ve PCB ayak izi üzerindeki karşılık gelen işaretle hizalamak için daima paket çizimine başvurun.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Akım Sınırlama Gereksinimi

Kritik: LED ile seri olarak MUTLAKA harici bir akım sınırlama direnci veya sabit akım sürücü devresi kullanılmalıdır. Üstel IV karakteristiği, besleme voltajındaki küçük bir artışın ileri yöndeki akımda büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir dalgalanmaya neden olabileceği anlamına gelir.

6.2 Reflow Lehimleme Profili

Cihaz kurşunsuz reflow lehimlemeye uygundur. Önerilen sıcaklık profili aşağıdaki gibidir:

• Ön Isıtma: 150–200°C arasında 60–120 saniye.
• Sıvı Faz Üstü Süresi (217°C): 60-150 saniye.
• Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C.
• Tepe Sıcaklığın 5°C Yakınında Kalma Süresi: Maksimum 10 saniye.
• Isıtma Hızı: 217°C'ye kadar maksimum 3°C/saniye, ardından zirveye kadar maksimum 6°C/saniye.
• Soğutma Hızı: Kontrollü soğutma önerilir.

Not: Aynı cihaz üzerinde reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

6.3 El ile Lehimleme

El ile lehimleme gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır:

• Uç sıcaklığı 350°C'yi geçmeyen bir lehimleme demiri kullanın.
• Her terminal için temas süresini maksimum 3 saniye ile sınırlayın.
• Güç tüketimi 25W veya daha az olan bir demir kullanın.
• Her terminalin lehimlenmesi arasında termal stresi önlemek için en az 2 saniye bekleyin.

6.4 Depolama ve Nem Hassasiyeti

Bileşenler, nem geçirmez bariyer torbasında nem alıcı ile paketlenmiştir.

• Açmayınız kullanıma hazır olana kadar torbayı açmayınız.
• Açıldıktan sonra kullanılmayan LED'ler ≤30°C ve ≤%60 Bağıl Nem koşullarında saklanmalıdır.
• Torba açıldıktan sonraki "Floor Life" süresi 168 saattir (7 gün).
• Komponentler bu süreyi aşarsa veya nem alıcı indikatör renk değiştirirse, tekrar akış öncesinde 60°C ±5°C'de 24 saat süreyle bir "bake-out" işlemi gereklidir.

6.5 Yeniden İşleme ve Onarım

Lehimleme sonrası yeniden işleme kesinlikle tavsiye edilmez. Eğer kesinlikle kaçınılmazsa, lehim bağlantılarına veya LED paketine mekanik stres uygulanmasını önlemek için bileşeni eşit şekilde kaldırmak amacıyla her iki terminali aynı anda ısıtmak için çift uçlu bir lehim havya kullanın. Herhangi bir yeniden işleme işleminden sonra cihaz işlevselliğini mutlaka doğrulayın.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Standart Paketleme

LED'ler, 7 inç çapında makaralar üzerinde kabartmalı taşıyıcı bant içinde tedarik edilir. Her makarada 3000 adet bulunur. Bant genişliği 8mm'dir.

7.2 Makara ve Şerit Boyutları

Makara göbeği, flanş ve taşıyıcı bant ceplerine ait detaylı mekanik çizimler, ±0.1mm standart toleransları ile veri sayfasında sağlanmıştır.

7.3 Etiket Bilgisi

Makara etiketi, izlenebilirlik ve doğru uygulama için kritik bilgiler içerir:

• CPN: Müşteri Parça Numarası (atanmışsa).
• P/N: Üretici Ürün Numarası (örn., 19-21/BHC-ZQ1R2N/3T).
• ADET: Makara başına paketleme miktarı.
• KAT: Işık Şiddeti bin kodu (örn., R1).
• RENK TONU: Baskın Dalga Boyu/Kromatiklik bin kodu (örn., X).
• REF: İleri Voltaj kutu kodu (örn., 12).
• LOT No: İzlenebilirlik için üretim parti numarası.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Backlighting: Küçük boyutu ve eşit görüş açısı nedeniyle gösterge paneli göstergeleri, membran anahtarlar, tuş takımları ve sembol aydınlatması için idealdir.
• Telecommunication Equipment: Telefonlar, faks makineleri ve ağ donanımları için durum göstergeleri ve arka aydınlatma.
• LCD Düz Arka Aydınlatma: Küçük LCD ekranlar için kenar aydınlatması sağlamak üzere diziler halinde kullanılabilir.
• Genel Gösterge Kullanımı: Geniş bir tüketici ve endüstriyel elektronik yelpazesinde güç durumu, mod seçimi ve uyarı göstergeleri.

8.2 Tasarım Hususları

• Devre Tasarımı: Her zaman uygun akım regülasyonu uygulayın. Basit dirençle sınırlandırılmış tasarımlar için, en kötü durum koşullarında akımın 20mA'yi asla aşmamasını sağlamak amacıyla, bin'den alınan maksimum ileri voltaj (V_F) kullanılarak direnç değerini hesaplayın.
• PCB Yerleşimi: Lehim pedi deseninin önerilen ayak iziyle eşleştiğinden emin olun. LED maksimum değerlerinde veya bu değerlere yakın sürülecekse yeterli termal rahatlama sağlayın.
• Optik Tasarım: Su berraklığındaki lens geniş bir görüş açısı sağlar. Odaklanmış veya dağıtılmış ışık için harici lensler veya ışık kılavuzları gerekli olabilir.
• ESD Koruması: LED kullanıcı tarafından erişilebilir bir konumdaysa, 150V HBM derecesi nispeten düşük olduğundan, hassas hatlara ESD koruma diyotları ekleyin.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Daha büyük, delikli LED'lere kıyasla, 19-21 SMD paketi modern elektronik için belirleyici avantajlar sunar:

• Size & Weight: Önemli ölçüde daha küçük ve hafif, minyatürleştirmeye olanak tanır.
• Montaj Maliyeti: Tam otomatik, yüksek hızlı PCB montajına olanak tanır, işçilik maliyetlerini düşürür.
• Güvenilirlik: Yüzeye montajlı yapı, genellikle bacaklı cihazlara kıyasla titreşim ve mekanik şoka karşı daha iyi direnç sunar.
• Thermal Path: SMD paketi, uygun şekilde tasarlandığında, PCB'ye daha doğrudan bir termal yol sağlayarak ısı dağılımına yardımcı olabilir.
• SMD mavi LED segmentinde, bu parçanın temel farklılaştırıcıları, belirli parlaklık (180mcd'ye kadar), hassas dalga boyu sınıflandırması ve katı halojen içermeyen ve REACH standartlarına uyum kombinasyonudur; bu, belirli pazarlar ve çevre dostu tasarımlar için kritik olabilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 5V besleme ile hangi direnç değerini kullanmalıyım?

Ohm Kanunu kullanılarak (R = (V_supply - V_F) / I_F) ve en kötü durum (en düşük) V_F 2.7V olarak kabul edilerek akımın asla 20mA'yi aşmaması sağlanır: R = (5V - 2.7V) / 0.020A = 115 ohm. En yakın standart daha yüksek değer (örneğin, 120 ohm) kullanılmalıdır. Akım her zaman gerçek V_F belirli kutunuzun.

10.2 Bu LED'i daha fazla parlaklık için 30mA'de sürebilir miyim?

Önerilmez. Sürekli ileri akım için Mutlak Maksimum Değer 20mA'dir. Bu değerin aşılması uzun vadeli güvenilirliği azaltır, bağlantı sıcaklığını artırır ve lümen kaybını hızlandırarak erken arızaya yol açabilir.

10.3 Depolama ve pişirme işlemi neden bu kadar önemlidir?

SMD plastik paketler atmosferden nem emebilir. Yüksek sıcaklıktaki reflow lehimleme işlemi sırasında, hapsolmuş bu nem hızla genişleyerek paketin çatlamasına veya die'nin hasar görmesine neden olan iç katman ayrışmasına veya "popcorning"e yol açabilir. Nem hassasiyetli etiketleme ve pişirme prosedürleri bu arıza modunu önler.

10.4 Makaramdaki depo kodlarını (örneğin, Q1, X, 12) nasıl yorumlarım?

Bu kodlar, LED'lerinizin performans grubunu belirtir. Örneğin, "Q1" 72-90 mcd arası ışık şiddeti, "X" 465-470 nm arası baskın dalga boyu ve "12" 3.10-3.30V arası ileri voltaj anlamına gelir. Aynı bin'den parçalar kullanmak, ürününüzde parlaklık ve renk tutarlılığını sağlar.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Senaryo: Çoklu LED durum paneli tasarımı. Bir tasarımcı, on mavi gösterge LED'ine sahip bir kontrol paneli oluşturuyor. Düzgün parlaklık sağlamak için, aynı ışık şiddeti grubundan (örneğin, R1) LED'ler belirtiyor. LED'leri 3.3V hattından besliyor. Maksimum V_F değerini (3.7V) direnç hesaplamasında kullanmak negatif dirence yol açacağından, daha düşük bir grup veya daha yüksek bir besleme voltajı kullanmaları gerekiyor. 12. grubu (maks. V_F 3.3V) seçiyorlar. Tipik bir V_F 3.2V için R = (3.3V - 3.2V) / 0.020A = 5 ohm. Küçük bir direnç gereklidir ve gerçek akım, V'ye karşı çok hassas olacaktır._F değişimine. Bu durumda, birden fazla LED için sabit akım sürücü IC, küçük V farklılıklarından bağımsız olarak kararlı parlaklık sağlayarak, bireysel dirençlerden daha sağlam bir çözüm olacaktır._F birimler arasındaki farklar.

12. Çalışma Prensibi

19-21 LED, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Aktif bölge InGaN'dan oluşur. Diyodun iletim eşiğini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden oyuklar aktif bölgeye enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerjilerini fotonlar (ışık) şeklinde salıverir. InGaN alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyuna karşılık gelir—bu durumda, yaklaşık 468 nm civarında mavi ışık. Su berraklığındaki epoksi reçine kapsülü, yarı iletken çipi korur, mekanik stabilite sağlar ve ışık çıkış desenini şekillendirmek için bir mercek görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri

19-21 paketi gibi SMD LED'lerin gelişimi, elektronik imalatta devam eden küçülme, artan verimlilik ve daha yüksek güvenilirlik eğilimi tarafından yönlendirilmektedir. Bu sektördeki kilit trendler şunları içerir:

• Artan Verimlilik: Devam eden malzeme bilimi araştırmaları, InGaN çiplerinin dahili kuantum verimliliğini iyileştirerek, aynı giriş akımı (mA) için daha yüksek ışık şiddeti (mcd) veya daha düşük güç tüketimi ile aynı çıktıyı elde etmeyi amaçlamaktadır.
• Geliştirilmiş Termal Yönetim: Paket malzemelerindeki ve çip montaj teknolojilerindeki gelişmeler, çipten daha iyi ısı dağılımı sağlayarak daha yüksek sürücü akımlarına veya standart akımlarda gelişmiş ömre olanak tanır.
• Geliştirilmiş Renk Tutarlılığı: Daha sıkı sınıflandırma toleransları ve daha gelişmiş wafer seviyesi üretim süreçleri, baskın dalga boyu ve ışık şiddetindeki değişimi azaltır; bu da düzgün bir görünüm gerektiren uygulamalar için kritik öneme sahiptir.
• Daha Geniş Çevresel Uyumluluk: Bu bileşende görüldüğü gibi, halojensiz ve daha katı RoHS/REACH uyumluluğuna yönelik hareket, endüstrinin çevresel sürdürülebilirlik ve malzeme güvenliğine odaklanmasını yansıtarak standart hale geliyor.
• Entegrasyon: Daha geniş bir eğilim, kontrol elektroniğinin (sabit akım sürücüleri veya PWM denetleyicileri gibi) doğrudan LED çipi ile daha gelişmiş paket türlerine entegre edilmesini içerir; bu da son kullanıcı için devre tasarımını basitleştirir.