SMD LED 25-21/BHC-AR1S2E/2A Mavi LED Veri Sayfası - 2.5x2.1mm Paket - 2.75-3.65V Gerilim - 75mW Güç - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

25-21/BHC-AR1S2E/2A, InGaN (indiyum galyum nitrür) yarı iletken çip kullanarak mavi ışık üreten bir Yüzey Montaj Cihazı (SMD) Işık Yayan Diyottur (LED). Bu bileşen, yüksek yoğunluklu devre kartı montajı için tasarlanmış LED kategorisine aittir ve küçültme ile otomatik üretim süreçleri açısından belirgin avantajlar sunar.

Bu LED'in temel avantajı kompakt boyutudur. Yaklaşık 2.5mm x 2.1mm olan boyutları, Baskılı Devre Kartı (PCB) tasarımının daha küçük olmasını ve bileşen paketleme yoğunluğunun daha yüksek olmasını sağlar, bu da sonuçta daha küçük nihai kullanıcı cihazlarının geliştirilmesine katkıda bulunur. Hafif yapısı, aynı zamanda onu alan ve ağırlığın kritik kısıtlayıcı faktörler olduğu uygulamalar için ideal bir seçim haline getirir.

这是一款单色（蓝色）LED。该器件采用无铅材料制造，并符合包括欧盟RoHS（有害物质限制）指令和REACH（化学品注册、评估、授权和限制）在内的主要环保法规。它也被归类为无卤素产品，溴（Br）和氯（Cl）含量保持在规定限值以下（溴<900 ppm，氯<900 ppm，溴+氯<1500 ppm）。产品以适合现代制造的形式提供，包装在缠绕于7英寸直径卷盘上的8mm载带上，适用于自动贴片设备。

2. Teknik Parametrelerin Detaylı Açıklaması

Bu bölüm, veri sayfasında tanımlanan kritik elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı ve objektif bir analizini sunar. Bu limit değerleri ve tipik değerleri anlamak, güvenilir devre tasarımı için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, bileşene kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bunlar normal çalışma koşulları değildir.

• Ters Gerilim (VR): 5V5V'yi aşan ters öngerilim uygulanması, eklem delinmesine yol açabilir.
• Sürekli İleri Akım (IF): 20mABu, uzun vadeli güvenilirliği sağlamak ve belirlenmiş optik performansı korumak için önerilen sürekli çalışma maksimum doğru akımıdır.
• Tepe İleri Akımı (IFP): 100mABu değer, darbe işlemine (görev döngüsü 1/10, frekans 1kHz) izin verir. Kısa süreli yüksek parlaklık patlamaları gerektiren uygulamalar için uygundur, ancak anlık olarak bile bu değer aşılmamalıdır.
• Güç Tüketimi (Pd): 75mWBu, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu durumda, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür (ileri voltaj x ileri akım olarak hesaplanır). Bu sınırın aşılması aşırı ısınma riski taşır.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklığı:Cihaz, -40°C ila +85°C ortam sıcaklığında çalışabilir ve -40°C ila +90°C sıcaklıkta depolanabilir.
• Elektrostatik Deşarj (ESD):İnsan Vücudu Modeli (HBM) derecesi 150V'dur. Bu, orta düzeyde ESD hassasiyetini gösterir ve işlem sırasında standart ESD önlemlerinin alınmasını gerektirir.
• Lehimleme Sıcaklığı:Paketleme, 260°C'de en fazla 10 saniye süreyle reflow lehimlemeye veya her pin için 350°C'de en fazla 3 saniye süreyle elle lehimlemeye dayanabilir.

2.2 Optoelektronik Özellikler

Bu parametreler, cihazın performansını tanımlayan standart test koşullarında (Ta=25°C, IF=20mA) ölçülmüştür.

• Işık Şiddeti (Iv):Minimum 112 milikandela (mcd) ile maksimum 285 mcd arasında değişir. Bu geniş aralık, bir sınıflandırma sistemi (ileride ayrıntılı açıklanacaktır) ile yönetilir. Tipik değer belirtilmemiş olup, bu sınıflandırma aralığı içinde yer alır.
• Görüş Açısı (2θ1/2):Işık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü toplam açı genellikle 60 derecedir. Bu, LED'in ışık hüzmesi yayılım aralığını tanımlar.
• Tepe dalga boyu (λp):Optik güç çıkışının en yüksek olduğu dalga boyu genellikle 468 nanometredir (nm) ve görünür spektrumun mavi bölgesinde yer alır.
• Baskın dalga boyu (λd):Bu, insan gözünün algıladığı, 464.5 nm ile 476.5 nm aralığındaki tek dalga boyudur. Ayrıca sınıflandırma yönetimine tabidir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):Genellikle 25 nm'dir ve bu, tepe dalga boyu etrafında yayılan dalga boyu aralığını ifade eder.
• İleri Yönlü Gerilim (VF):20mA sürücü akımında, 2.75V ile 3.65V arasında değişir. Bu değişim, gerilim sınıflandırma sistemi ile yönetilir. Belirli bir birimin gerçek VF değerine ve besleme gerilimine bağlı olarak akımı kontrol etmek için LED ile seri olarak bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır.
• Ters Yönlü Akım (IR):5V ters öngerilim uygulandığında, maksimum 50 mikroamper (μA) olur.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Seri üretim tutarlılığını sağlamak için, LED'ler temel performans parametrelerine göre sınıflandırılır (binleme). Bu, tasarımcıların belirli parlaklık, renk ve voltaj gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmesine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

20mA'de ölçülen ışık şiddetine göre LED'ler dört sınıfa ayrılır (R1, R2, S1, S2).

• Sınıf R1:112 mcd ila 140 mcd
• Kademe R2:140 mcd ila 180 mcd
• Vites S1:180 mcd ila 225 mcd
• Vites S2:225 mcd ila 285 mcd

Her bir sınıf kodundaki ışık şiddeti toleransı ±%11'dir.

3.2 Dominant Dalga Boyu Sınıflandırması

LED, mavi tonunu kontrol etmek için dört kademeye (A9, A10, A11, A12) ayrılmıştır.

• Kademe A9:464.5 nm ila 467.5 nm
• Dişli A10:467.5 nm ila 470.5 nm
• Dişli A11:470.5 nm ila 473.5 nm
• Kademe A12:473.5 nm ila 476.5 nm

Her bir kademe kodu içindeki baskın dalga boyu toleransı ±1nm'dir.

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

LED, akım ayarlama devresi tasarımına yardımcı olmak için üç gerilim sınıfına (5, 6, 7) ayrılmıştır.

• Kademe 5:2.75V ila 3.05V
• Kademe 6:3.05V ila 3.35V
• Kademe 7:3.35V ila 3.65V

Her bir kademe kodundaki ileri yönlü voltaj toleransı ±0.1V'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik optoelektronik karakteristik eğrilerine atıfta bulunsa da, sağlanan metin spesifik grafikler içermemektedir. Standart LED davranışına dayanarak, bu eğriler genellikle tasarım için kritik olan aşağıdaki ilişkileri gösterir:

• I-V (Akım-Gerilim) Eğrisi:İleri yöndeki gerilim ile akım arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Eğrinin kırılma gerilimi, VF spesifikasyonu ile ilişkilidir. Bu grafik, uygun akım sınırlama direnci değerinin seçilmesi için kritik öneme sahiptir.
• Işık Şiddeti vs. İleri Akım:Işık çıkışının sürücü akımı arttıkça nasıl değiştiğini gösterir; genellikle belirli bir noktaya kadar yaklaşık doğrusal bir ilişki vardır, ardından verim düşer.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:Işık çıkışının eklem sıcaklığı yükseldikçe nasıl azaldığını gösterir. Bu, yüksek sıcaklık ortamlarında çalışan uygulamalar için kritik öneme sahiptir.
• Spektral Dağılım:Göreceli yoğunluk ile dalga boyu ilişkisini gösteren grafik, ~468nm'de bir tepe noktası ve 25nm bant genişliği olduğunu göstererek mavi rengin saflığını doğrulamaktadır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

LED, plastik yüzey montaj paketi içinde paketlenmiştir. Veri sayfası detaylı boyut çizimlerini içerir. Önemli mekanik özellikler şunları içerir:

• Paket Görünümü:Ana gövde boyutları yaklaşık 2.5 mm uzunluk ve 2.1 mm genişliktir. Çizim, aksi belirtilmedikçe standart toleransı ±0.1 mm olan, pin (terminal) boyutları, aralığı ve paket yüksekliği dahil tüm kritik boyutları belirtir.
• Polarite Tanımlama:Katot pimi genellikle, paket üzerinde bir çentik, nokta veya şemada gösterildiği gibi yeşil bir işaret gibi bir işaretle belirtilir. Doğru polarite, çalışma için kritik öneme sahiptir.
• Pad Tasarımı (Paket Boyutu):Önerilen PCB pad deseni (pad boyutu ve şekli), güvenilir lehimleme ve mekanik stabilite sağlamak için paket boyutlarından türetilir.

6. Kaynak ve Montaj Kılavuzu

Montaj sırasında hasarı önlemek için bu kılavuzlara uymak çok önemlidir.

6.1 Depolama ve İşletme

• LED'ler, nem alıcılı nem koruma torbalarında paketlenmiştir.
• Bileşeni kullanmaya hazırlanmadan önce,Nem açmayın.
• Açıldıktan sonra, kullanılmayan LED'ler ≤30°C sıcaklık ve ≤%60 bağıl nem koşullarında saklanmalıdır.
• Torba açıldıktan sonrakiAtölye ömrü168 saat (7 gün) olarak belirlenmiştir. Bu süre içinde kullanılmazsa, yeniden fırınlanmalı ve tekrar paketlenmelidir.
• Fırınlama Koşulları:Gerektiğinde, 60 ±5°C sıcaklıkta 24 saat süreyle fırınlayın.
• İşlem sırasında ESD (elektrostatik boşalma) önlemlerine her zaman uyun.

6.2 Reflow Lehimleme İşlemi

Kurşunsuz reflow lehimleme için ayrıntılı sıcaklık profili sağlanmıştır:

• Ön ısıtma:60-120 saniye içinde 150°C'den 200°C'ye ısıtın.
• Islatma/Geri Akış:Sıcaklığın 217°C'nin (likidüs sıcaklığı) üzerinde olduğu süre 60-150 saniye olmalıdır. Tepe sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli ve sıcaklığın 255°C veya üzerinde olduğu süre en fazla 30 saniye ile sınırlandırılmalıdır.
• Soğutma Hızı:Maksimum soğutma hızı saniyede 6°C'dir.
• Önemli Not:Lehimleme işlemiiki defadan fazlaIsıtma sırasında LED'e mekanik stres uygulamaktan kaçının, lehimleme sonrasında PCB'yi bükmeyin.

6.3 El Lehimleme ve Tamir

• El ile lehimleme yapılması gerekiyorsa, uç sıcaklığı ≤350°C olan bir havya kullanın ve her pimin lehimleme süresi ≤3 saniyeyi geçmemelidir.
• Lehimleme işlemi için havya gücü ≤25W olmalıdır. Her pimin lehimlenmesi arasında en az 2 saniye soğuma süresi bırakılmalıdır.
• Kesinlikle tavsiye edilmez.LED lehimlendikten sonra onarım/revizyon yapılması. Kaçınılmaz ise, lehim noktalarına stres uygulanmasını önlemek için bileşeni çıkarmak üzere her iki pimi aynı anda ısıtmak için özel çift uçlu bir havya kullanılmalıdır. LED özellikleri üzerindeki etkisi önceden doğrulanmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Ürün, otomatik montaja uygun formda sunulmaktadır.

• Taşıma bandı:Bileşenler, 8mm genişliğinde gofrajlı taşıma bandına yüklenmiştir.
• Makara:Taşıma bandı, standart 7 inç (178mm) çapındaki makaraya sarılmıştır.
• Miktar:Her rulo 2000 LED içerir.
• Nem Önleyici Torba:Makara, nem göstergeli kart ile birlikte kurutucu madde içeren alüminyum nem koruma torbasında mühürlenmiştir.
• Etiket Bilgisi:Makara etiketi, ürün numarasını (P/N), miktarı (QTY), ışık şiddeti (CAT), ana dalga boyu (HUE) ve ileri voltaj (REF) için spesifik seçim kodlarını ve parti numarasını (LOT No.) içerir.

8. Uygulama Açıklaması ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulamalar

Özelliklerine göre, bu mavi SMD LED, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli düşük güçlü gösterge ışığı ve arka aydınlatma işlevleri için uygundur:

• Haberleşme Ekipmanları:Telefon ve faks makinelerindeki durum göstergeleri, tuşlar veya ekran arka ışıkları.
• Tüketici Elektroniği:Anahtarlar ve sembol aydınlatması, küçük LCD'ler için düz arka aydınlatma.
• Genel Gösterge:Kompakt, güvenilir mavi durum göstergesi gerektiren herhangi bir uygulama.

8.2 Kritik Tasarım Hususları

• Akım sınırlaması zorunludur:LED, akım kontrollü bir bileşendir.Bir seri direnç kullanmalısınız.(veya sabit akım sürücüsü) ile ileri akımı 20mA veya daha düşük seviyede sınırlayın. Direnç değeri formülü: R = (Güç kaynağı voltajı - LED ileri voltajı) / İstenen akım. Maksimum VF (3.65V) kullanılarak yapılan hesaplama, düşük ileri voltajlı birimler için bile akımın asla sınırı aşmamasını garanti eder.
• Termal Yönetim:Güç düşük olsa da (maksimum 75mW), LED pedlerinin etrafında yeterli PCB bakır alanı veya termal viyaların bulunması, özellikle yüksek ortam sıcaklığı koşullarında ısının dağıtılmasına yardımcı olarak ışık çıktısını ve ömrü korur.
• Optik Tasarımı:60 derecelik görüş açısı oldukça geniş bir ışık hüzmesi sağlar. Daha odaklanmış bir ışık için harici lens veya reflektör gerekebilir.

8.3 Uygulama Sınırlamaları

Spesifikasyon belgesi açıkça belirtmektedir ki, bu ürün, arızasının ciddi sonuçlara yol açabileceği yüksek güvenilirlikli uygulamalar için tasarlanmamış veya sertifikalandırılmamıştır. Bunlar şunları içerir:

• Askeri ve havacılık sistemleri
• Otomotiv güvenlik ve emniyet sistemleri (örneğin, hava yastıkları, fren sistemleri)
• Tıbbi yaşam desteği veya kritik teşhis ekipmanları

Bu tür uygulamalar için farklı özelliklere, sertifikalara ve güvenilirlik garantilerine sahip bileşenler gereklidir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

25-21 paketi, 0402/0603 gibi daha küçük çipler ile daha büyük güç LED'leri arasında yer alır. Temel farkları şunlardır:

• Daha küçük paketlerle (örneğin 0402) karşılaştırıldığında:Daha yüksek ışık çıkışı sağlar, gerektiğinde genellikle manuel işlem ve lehimleme için daha kolaydır ve aynı zamanda oldukça kompakttır.
• Telli LED'lerle karşılaştırıldığında:Tam otomatik montajı mümkün kılar, devre kartı alanını azaltır ve bacak bükme ile delik delme ihtiyacını ortadan kaldırır.
• Yüksek güçlü LED'lerle karşılaştırma:Aydınlatma için değil, gösterge lambası seviyesindeki akım (20mA) ve güç (75mW) için özel olarak tasarlanmıştır. Karmaşık sabit akım sürücüleri gerektiren yüksek güçlü LED'lerin aksine, sadece basit bir sürücü devresi (bir direnç) yeterlidir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 Doğru Akım Sınırlama Direnci Nasıl Seçilir?

Formülü kullanın: R = (Güç Kaynağı Voltajı - İleri Voltaj) / İstenen Akım. 5V güç kaynağı ve 20mA istenen akım için ve en kötü durum (en yüksek) ileri voltajı 3.65V varsayılarak: R = (5V - 3.65V) / 0.020A = 67.5 Ohm. Bir sonraki daha yüksek standart değeri kullanın (örneğin, 68 ohm veya 75 ohm). Bu, tüm birimlerdeki akımın 20mA'nin altında kalmasını sağlar. Direncin güç tüketimini her zaman hesaplayın: P_direnç = I^2 * R.

10.2 Bu LED'i bir direnç kullanmadan sabit voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?

Hayır.LED'in ileri voltajı negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir ve birimden birime değişiklik gösterir. İleri voltajından sadece biraz yüksek bir voltaj kaynağına doğrudan bağlanması, kontrolsüz bir akım artışına yol açarak mutlak maksimum değerleri aşabilir ve LED'i neredeyse anında hasara uğratabilir.

10.3 Nem önleyici torba açıldıktan sonra neden 7 günlük bir sınırlama vardır?

SMD plastik paketleri havadan nem emer. Yüksek sıcaklıklı reflow lehimleme işlemi sırasında, hapsolmuş bu nem hızla genişleyerek iç katman ayrışmasına veya "patlamış mısır" etkisine neden olur, bu da paketin çatlamasına veya çipin hasar görmesine yol açar. 7 günlük atölye ömrü ve ön ısıtma prosedürü, lehimlemeden önce bu emilmiş nemi uzaklaştırmayı amaçlar.

10.4 Sınıflandırma kodu (örneğin S2/A11/6) tasarımım için ne anlama gelir?

Belirli LED'inizin performans gruplarını belirtirler. Tasarımınız minimum parlaklık gerektiriyorsa, S1 veya S2 gibi bir sınıf belirtmelisiniz. Birden fazla LED arasında renk tutarlılığı kritik önem taşıyorsa, katı bir dalga boyu sınıfı (örneğin, yalnızca A10) belirtmelisiniz. Basit bir dirençle sürüldüğünde bir voltaj sınıfı (örneğin, 5) belirtmek, farklı birimler arasındaki akımın (ve dolayısıyla parlaklığın) daha tutarlı olmasına yardımcı olur.

11. Gerçek Tasarım Örneği

Senaryo:3.3V güç kaynağı hattında çalışan bir cihaz için basit bir mavi güç göstergesi tasarlayın. Yeterli parlaklık için akımın yaklaşık 15mA olmasını, aynı zamanda muhafazakar kalmasını istiyoruz.

1. En kötü durum ileri voltajını belirleyin:Veri sayfasına göre, maksimum ileri voltaj (seviye 7) 3.65V'dur.
2. Minimum direnç değerini hesapla:R_min = (Besleme voltajı - Maksimum ileri voltaj) / İstenen akım = (3.3V - 3.65V) / 0.015A = -23.3 Ohm. Bu negatif bir değerdir, bu da 3.65V ileri voltaja sahip bir birim için 3.3V besleme altında akım akmayacağı anlamına gelir. Bu kabul edilebilir; bu özel yüksek ileri voltajlı birim için, bu düşük besleme voltajında LED hiç yanmayacaktır.
3. Tipik/düşük ileri voltaj için hesapla:Tipik ileri voltajı 3.2V olarak kullanalım. R = (3.3V - 3.2V) / 0.015A ≈ 6.7 ohm. Standart 10 ohm direnç kullanılırsa: Gerçek akım = (3.3V - 3.2V) / 10 = 10mA (güvenli). İleri voltajı 2.8V olan düşük voltajlı bir birim için: Akım = (3.3V - 2.8V) / 10 = 50mA. Bu, 20mA'lik sürekli anma değerini aşıyor!
4. Sonuç:3.3V güç kaynağı, LED'in ileri voltaj aralığına çok yakındır, bu nedenle yalnızca seri direnç kullanarak güvenilir ve güvenli bir çalışma sağlanamaz. Akım, tek bir LED'in ileri voltajına bağlı olarak şiddetli bir şekilde değişecektir (0mA'den 50mA'nin üzerine kadar). Daha iyi bir çözüm, daha yüksek bir güç kaynağı voltajı (örneğin, 5V) veya düşük voltajlı çalışma için özel olarak tasarlanmış, düşük düşüşlü sabit akım sürücü IC'leri kullanmaktır.

12. Çalışma Prensibi

Bu LED, yarı iletken p-n eklemindeki elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Aktif bölge, InGaN (indiyum galyum nitrür) bileşik yarı iletkenini kullanır. Eklem iç yapısal potansiyelini aşan ileri öngerilim voltajı uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden oyuklar aktif bölgeye enjekte edilir. Orada yeniden birleşirler ve enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakırlar. InGaN alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler; bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyuna (rengine) karşılık gelir - bu durumda mavi (~468 nm). Epoksi kapsül, yarı iletken çipi korur, ışık çıktısını şekillendirmek için lens görevi görür ve maksimum ışık geçirgenliği için su beyazı olarak formüle edilmiştir.

13. Teknoloji Trendleri

25-21 gibi paketlemelerde kullanılan SMD LED'ler, olgun ve yaygın olarak benimsenmiş bir teknolojiyi temsil eder. Bu alandaki mevcut eğilimler birkaç kilit alanda yoğunlaşmaktadır:

• Verimlilik Artışı:Süregelen malzeme bilimi ve epitaksiyel büyüme iyileştirmeleri, elektriksel giriş gücü (mA) başına daha fazla ışık (daha yüksek ışık verimliliği) üretmeyi amaçlar, böylece aynı akımda daha düşük güç tüketimi veya daha yüksek parlaklık elde edilmesini sağlar.
• Renk Tutarlılığı İyileştirmesi:Üretim kontrolü ve sınıflandırma algoritmalarındaki ilerlemeler, ana dalga boyu ve ışık şiddeti dağılımını daha dar hale getirerek geniş sınıflandırma ihtiyacını azaltmış ve çoklu LED uygulamalarında daha homojen bir görünüm sağlamıştır.
• Güvenilirlik Artırımı:Daha sağlam paketleme malzemeleri, daha iyi çip montaj yöntemleri ve geliştirilmiş fosforlar (beyaz LED'ler için) üzerine yapılan araştırmalar, çeşitli çevresel stres koşulları altında çalışma ömrünü ve kararlılığı artırmaya devam ediyor.
• Küçültme Devam Ediyor:25-21 çok küçük olmasına rağmen, ultra kompakt cihazların ihtiyaçlarını karşılamak için daha küçük form faktörlerine (örneğin, çip ölçeğinde paketleme) yönelik arayış devam ediyor; ancak bu genellikle kolay işlenebilirlik ve termal performans arasında dengeler gerektiriyor.
• Entegrasyon:Daha geniş bir eğilim, kontrol elektroniğinin (sabit akım sürücüleri veya PWM devreleri gibi) doğrudan LED çipi ile tek bir pakette entegre edilmesidir; bu, nihai kullanıcının devre tasarımını basitleştirir.