SMD LED 23-21B Parlak Turuncu Veri Sayfası - Paket 2.0x1.25x0.8mm - Voltaj 1.75-2.35V - Güç 60mW - İngilizce Teknik Belge

1. Ürüne Genel Bakış

23-21B, parlak turuncu bir gösterge veya arka aydınlatma kaynağı gerektiren uygulamalar için tasarlanmış bir yüzey montajlı cihaz (SMD) LED'dir. Karakteristik turuncu rengini, su berraklığında reçine kapsülleme ile üretmek için AlGaInP (Alüminyum Galyum İndiyum Fosfür) çip malzemesini kullanır. Bu bileşen, geleneksel kurşun çerçeveli tip LED'lerden önemli ölçüde daha küçüktür; bu da baskılı devre kartlarında (PCB) daha yüksek paketleme yoğunluğu, azaltılmış ekipman boyutu ve daha hafif genel ürün ağırlığı sağlayarak, alan kısıtlı ve minyatür uygulamalar için ideal kılar.

Key advantages of this LED include its compatibility with standard automated pick-and-place assembly equipment and mainstream soldering processes such as infrared and vapor phase reflow. It is a Pb-free (lead-free) product, compliant with the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, EU REACH regulations, and halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). The device is supplied on 8mm tape wound on 7-inch diameter reels for efficient manufacturing handling.

Teknik Özellikler ve Objektif Yorumlama

Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi verilmez.

• Ters Gerilim (VR): 5V. Ters öngerilimde bu voltajın aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Sürekli İleri Akım (IF): 25 mA. Güvenilir uzun vadeli çalışma için maksimum DC akımı.
• Tepe İleri Akım (IFP): 50 mA. Bu darbe akımı (1 kHz'de 1/10 görev döngüsü) kısa süreli, sürekli olmayan çalışma için geçerlidir.
• Güç Harcaması (Pd): 60 mW. Paketin 25°C ortam sıcaklığında (Ta) dağıtabileceği maksimum güçtür. Bu değer, ortam sıcaklığı arttıkça düşer.
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 2000V. Bu, orta düzeyde bir ESD dayanıklılığını gösterir. Montaj sırasında standart ESD işleme önlemlerinin (örneğin, topraklanmış çalışma istasyonları, bilek kayışları) alınması hala önerilir.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr): -40°C ila +85°C. Cihazın çalışması için belirtilen ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg): -40°C ila +90°C.
• Lehimleme Sıcaklığı (Tsol): Reflow lehimleme: Maksimum 10 saniye için 260°C tepe sıcaklığı. El lehimleme: Terminal başına maksimum 3 saniye için 350°C havya ucu sıcaklığı.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Aksi belirtilmedikçe, bu parametreler Ta=25°C ve IF=20mA standart test koşulunda ölçülmüştür. Cihazın tipik performansını tanımlarlar.

• Işık Şiddeti (Iv): 45.0 ila 112.0 mcd (millicandela). Gerçek çıkış belirli gruplara (P1, P2, Q1, Q2) ayrılır. ±%11 tolerans uygulanır.
• Görüş Açısı (2θ1/2): 130 derece (tipik). Bu, ışık şiddetinin tepe şiddetinin (eksen üzeri) yarısı olduğu tam açıdır. Gösterge uygulamaları için uygun geniş bir görüş desenini belirtir.
• Tepe Dalga Boyu (λp): 611 nm (tipik). Spektral güç dağılımının maksimum olduğu dalga boyu.
• Baskın Dalga Boyu (λd): 600.5 ila 612.5 nm. Bu, insan gözü tarafından ışığın rengi olarak algılanan tek dalga boyudur. D8'den D11'e kadar olan aralıklara ±1nm toleransla sınıflandırılır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): 17 nm (tipik). Maksimum yoğunluğun yarısında yayılan spektrumun genişliği (FWHM). Daha dar bir bant genişliği, daha doygun ve saf bir rengi gösterir.
• İleri Gerilim (VF): IF=20mA'de 1.75 ila 2.35 V. Bu, ±0.1V toleransla üç aralığa (0, 1, 2) ayrılmıştır. Genellikle daha düşük VF, daha yüksek verimlilik ve daha az ısı üretimi anlamına gelir.
• Ters Akım (IR): VR=5V'de 10 μA (maks). Bu bir sızıntı akımı ölçüm parametresidir; cihaz ters öngerilimde çalışacak şekilde tasarlanmamıştır.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için, LED'ler temel parametrelere göre gruplara ayrılır. 23-21B, üç boyutlu bir gruplama sistemi kullanır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması (CAT)

IF=20mA'de her bir sınıf kodu için minimum ve maksimum ışık şiddetini tanımlar.

• P1: 45.0 - 57.0 mcd
• P2: 57.0 - 72.0 mcd
• Q1: 72.0 - 90.0 mcd
• Q2: 90.0 - 112.0 mcd

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması (HUE)

Her bir sınıf kodu için renk (dalga boyu) aralığını tanımlar.

• D8: 600.5 - 603.5 nm
• D9: 603.5 - 606.5 nm
• D10: 606.5 - 609.5 nm
• D11: 609.5 - 612.5 nm

3.3 Forward Voltage Binning (REF)

LED'leri IF=20mA'daki ileri yön gerilim düşümlerine göre gruplandırır; bu, akım sınırlama direnci hesaplaması ve güç kaynağı tasarımı için önemlidir.

• 0: 1.75 - 1.95 V
• 1: 1.95 - 2.15 V
• 2: 2.15 - 2.35 V

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, değişen koşullar altında cihaz davranışını gösteren çeşitli karakteristik eğriler sağlar.

4.1 Relative Luminous Intensity vs. Forward Current

Bu eğri, ışık şiddetinin ileri yön akımı ile arttığını, ancak ilişkinin özellikle daha yüksek akımlarda tamamen doğrusal olmadığını göstermektedir. LED'in belirtilen test akımında (20mA) sürülmesinin, nominal ışık şiddetine ulaşmak için ne kadar önemli olduğunu vurgular.

4.2 Göreceli Işık Şiddeti ve Ortam Sıcaklığı

Bu grafik, LED'lerde yaygın olan termal sönümleme etkisini göstermektedir: eklem sıcaklığı arttıkça (artan ortam sıcaklığı veya kendi kendine ısınma nedeniyle), ışık çıktısı azalır. Çıktı, 25°C'de %100 olarak normalize edilmiştir. Tasarımcılar, yüksek ortam sıcaklıklarının olduğu uygulamalarda bu güç azaltmasını hesaba katmalıdır.

3.3 Forward Current Derating Curve

Bu kritik bir tasarım aracıdır. Ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı gösterir. Ortam sıcaklığı arttıkça, cihazın maksimum eklem sıcaklığını ve güç dağıtım derecesini aşmayı önlemek için maksimum güvenli akım azaltılmalıdır. Örneğin, 85°C'de maksimum sürekli akım, 25°C'deki 25mA derecesinden önemli ölçüde daha düşüktür.

4.4 İleri Gerilim - İleri Akım

Bu IV (Akım-Gerilim) eğrisi, bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. İleri gerilim, akımla birlikte artar. Çalışma bölgesindeki eğrinin eğimi, LED'in dinamik direncinin belirlenmesine yardımcı olur.

4.5 Radyasyon Deseni

Işık yoğunluğunun uzaysal dağılımını gösteren bir kutupsal diyagram. 23-21B, tipik bir lambertian veya yakın-lambertian desen sergiler; yoğunluk, bakış açısı merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça azalır.

4.6 Spektral Dağılım

Göreceli yoğunluğun dalga boyuna karşı grafiği, yaklaşık 611 nm'lik tepe dalga boyu etrafında merkezlenmiştir. Tanımlanmış bir spektral bant genişliğine sahip AlGaInP çipinin tek renkli doğasını doğrular.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

LED, kompakt bir SMD ayak izine sahiptir. Ana boyutlar (mm cinsinden, belirtilmedikçe tolerans ±0.1mm) şunları içerir:
- Toplam Uzunluk: 2.0 mm
- Toplam Genişlik: 1.25 mm
- Toplam Yükseklik: 0.8 mm
- Katot Tanımlayıcı: Paket üzerindeki bir pah veya işaret katot (negatif) ucunu belirtir. Yerleştirme sırasında doğru polarite yönlendirmesi esastır.

5.2 Önerilen PCB Yüzey Deseni

Güvenilir bir lehimleme ve uygun mekanik hizalama sağlamak için önerilen bir pad düzeni sağlanmıştır. Pad tasarımı, bileşen terminallerini barındırır ve uygun lehim fileto oluşumuna imkan tanır. Bu öneriye uymak, tombstoning'i önlemeye ve iyi bir termal ve elektriksel bağlantı sağlamaya yardımcı olur.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili (Kurşunsuz)

Kurşunsuz lehim için özel bir sıcaklık profili önerilir:
- Ön ısıtma: 150-200°C, 60-120 saniye.
- Likidüs Üzeri Süre (217°C): 60-150 saniye.
- Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C, 10 saniyeden fazla tutulmamalı.
- Isıtma Hızı: 255°C'ye kadar maksimum 6°C/saniye, ardından tepe noktasına kadar maksimum 3°C/saniye.
- Soğutma Hızı: Termal stresi en aza indirmek için kontrol edilir.
Önemli: Aynı cihaz üzerinde reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

6.2 El ile Lehimleme

Manuel onarım gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır:
- Soldering iron tip temperature: < 350°C.
- Contact time per terminal: < 3 seconds.
- Soldering iron power: < 25W.
Her bir terminal lehimlenirken en az 2 saniyelik bir aralık bırakılmalıdır.
Çift uçlu bir lehim havya, ısıyı her iki terminale eşit şekilde ve aynı anda uygulamak ve mekanik stresi önlemek için sökme işleminde önerilir.

6.3 Depolama ve Nem Duyarlılığı

LED'ler, atmosferik nemin emilimini önlemek için nem geçirmez bariyer torbalarda kurutucu ile paketlenmiştir; bu emilim, yeniden akış sırasında "patlamış mısır" (paket çatlaması) olgusuna neden olabilir.
- Kullanıma hazır olana kadar torbayı açmayın.
- Açıldıktan sonra kullanılmayan kısımlar ≤30°C sıcaklıkta ve ≤%60 Bağıl Nem (RH) koşullarında saklanmalıdır.
- Torba açıldıktan sonraki \"kullanım ömrü\" 168 saattir (7 gün).
- Kullanım ömrü aşılırsa veya nem alıcı göstergesi doygunluk gösterirse, reflow öncesinde 60 ±5°C'de 24 saat boyunca kurutma (bake-out) gereklidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Makara ve Şerit Özellikleri

Cihaz, kabartmalı taşıyıcı şerit içinde tedarik edilir:
- Şerit Genişliği: 8 mm.
- Makara Çapı: 7 inç (178 mm).
- Makara Başına Adet: 2000 adet.
- Otomatik besleyicilerle uyumluluk için makara ölçüleri (göbek, flanş) sağlanmıştır.

7.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi, izlenebilirlik ve doğru uygulama için kritik bilgiler içerir:
- CPN: Müşteri Ürün Numarası (isteğe bağlı).
- P/N: Üretici Parça Numarası (23-21B/S2C-AP1Q2B/2A).
- QTY: Paketleme Miktarı.
- CAT: Işık Şiddeti Sınıfı Kodu (örn., Q2).
- HUE: Baskın Dalga Boyu Bin Kodu (örn., D10).
- REF: İleri Yönlü Gerilim Bin Kodu (örn., 1).
- LOT No.: İzlenebilirlik için Üretim Parti Numarası.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulamalar

• Arka Aydınlatma: Gösterge paneli göstergeleri, anahtar aydınlatması, tuş takımları.
• Telekomünikasyon: Telefonlarda, faks makinelerinde ve ağ ekipmanlarında durum göstergeleri ve arka ışıklar.
• Tüketici Elektroniği: Çeşitli taşınabilir ve sabit cihazlarda sembol ve durum göstergesi.
• Genel Amaçlı Gösterge: Parlak, güvenilir turuncu bir gösterge gerektiren herhangi bir uygulama.

8.2 Kritik Tasarım Hususları

1. Akım Sınırlama: Harici bir akım sınırlama direnci kesinlikle zorunludurLED'in üstel V-I karakteristiği, voltajdaki küçük bir artışın büyük ve yıkıcı bir akım artışına neden olabileceği anlamına gelir. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (Vsupply - VF) / IF. Burada VF, tüm koşullar altında güvenli çalışmayı sağlamak için sınıfın maksimum değeri (örneğin, 2.35V) olmalıdır.
2. Termal Yönetim: Performans düşürme eğrilerini dikkate alın. Yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında veya maksimum akıma yakın sürülüyorsa, yeterli PCB bakır alanı veya ısıyı dağıtmak ve bağlantı sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için diğer yöntemler sağlayın.
3. ESD Koruması: 2000V HBM için derecelendirilmiş olsa da, ESD'ye eğilimli ortamlarda (örneğin, kullanıcı tarafından erişilebilir göstergeler) hassas hatlara geçici voltaj bastırma (TVS) diyotları veya dirençler eklemek iyi bir uygulamadır.
4. Optik Tasarım: Geniş 130° görüş açısı, iyi eksen dışı görünürlük sağlar. Daha odaklanmış bir ışın gerektiren uygulamalar için ikincil optikler (lensler) gerekli olacaktır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

AlGaInP teknolojisine dayanan 23-21B, fosfor dönüştürmeli beyaz LED'ler veya eski GaAsP cihazları gibi diğer teknolojilere kıyasla turuncu/kırmızı renk uygulamaları için belirgin avantajlar sunar.

• vs. Fosfor Dönüştürmeli LED'ler: AlGaInP, fosfor dönüşümüyle ilişkili verim kayıpları olmadan turuncu-kırmızı spektrumunda daha yüksek ışık etkinliği ve daha doygun renk saflığı sağlar.
• vs. Eski GaAsP LED'ler: AlGaInP teknolojisi, önemli ölçüde daha yüksek parlaklık ve daha iyi sıcaklık kararlılığı sunar.
• vs. Daha Büyük Bacaklı LED'ler: SMD paketi, otomatik montajı mümkün kılar, kart alanını azaltır ve bükülmüş bacaklar ile manuel yerleştirme hatalarını ortadan kaldırarak güvenilirliği artırır.
• Temel Farklılaştırıcı: Doğrudan yayılımlı bir yarı iletkenden gelen belirli parlak turuncu rengin, kompakt SMD paketinin ve modern çevre düzenlemelerine (RoHS, Halojensiz) uyumun birleşimi, onu çağdaş elektronik tasarımlar için uygun kılar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q1: 5V besleme ile hangi direnç değerini kullanmalıyım?
A1: En kötü durum maksimum VF değeri 2.35V ve istenen IF değeri 20mA kullanılarak: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm. En yakın standart daha yüksek değer (örneğin, 150 Ohm) güvenli bir seçim olacaktır, bu da IF ≈ 17.7mA ile sonuçlanır.

Q2: Bu LED'i daha fazla parlaklık için 30mA'de sürebilir miyim?
A2: Sürekli ileri akım için Mutlak Maksimum Değer 25mA'dir. 30mA'de çalıştırmak bu değeri aşar, bu da güvenilirliği ve ömrü azaltabilir, aşırı ısınmaya neden olabilir ve potansiyel olarak anında arızaya yol açabilir. Daima belirtilen sınırlar içinde çalıştırın.

Q3: Işık şiddeti sınıfı Q2'dir (90-112 mcd). Tasarımımda ne çıktı bekleyebilirim?
A3: Minimum 90 mcd değerini baz alarak muhafazakar bir tasarım yapabilirsiniz. Alacağınız gerçek cihaz 90 ile 112 mcd arasında olacaktır. ±%11 toleransı sınıf limitleri için geçerlidir, bu nedenle Q2 etiketli belirli bir cihaz teorik olarak ~80 mcd kadar düşük veya ~124 mcd kadar yüksek olabilir, ancak yine de Q2 aralığında kalacaktır.

Q4: Lehimleme profil grafiğini nasıl yorumlarım?
A4: Grafik, sıcaklığı (Y ekseni) zamana (X ekseni) karşı göstermektedir. Lehimleme fırınınız, LED bacaklarında ölçülen sıcaklığın şu eğriyi takip etmesi için programlanmalıdır: kademeli bir ön ısıtma, kontrollü bir sıcaklık artışı, lehim erime noktasının (217°C) üzerinde belirli bir süre, kontrollü bir tepe sıcaklığı (≤260°C) ve kontrollü bir soğutma. Özellikle sıcaklıkta kalma sürelerini aşmak gibi önemli sapmalar, LED'e zarar verebilir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Senaryosu

Senaryo: Birden fazla turuncu LED içeren bir durum göstergesi paneli tasarlama.

1. Binning Seçimi: Tekdüze bir görünüm için, hem Baskın Dalga Boyu (HUE, örn. yalnızca D10) hem de Işık Şiddeti (CAT, örn. yalnızca Q1) için sıkı binler belirtin. Bu, tüm göstergelerin neredeyse aynı renk ve parlaklığa sahip olmasını sağlar.
2. Devre Tasarımı: 3.3V mikrodenetleyici beslemesi kullanılıyor. VF bin \"1\" (maks. 2.15V) varsayılarak ve düşük güç tüketimi için 15mA hedeflenerek: R = (3.3V - 2.15V) / 0.015A = 76.7 Ohm. 75 Ohm direnç kullanın. Dirençteki güç: (1.15V^2)/75Ω ≈ 18mW. 1/10W veya daha büyük bir direnç kullanın.
3. PCB Yerleşimi: LED'i önerilen pad desenine göre yerleştirin. Özellikle birden fazla LED birbirine yakın yerleştirilmişse, ısı dağılımına yardımcı olmak için katot pad'ine bağlı küçük bir bakır dolgu (copper pour) ekleyin.
4. Montaj: Makaraları, yerleştirme makinesine yüklenene kadar kapalı torbalarda saklayın. Reflow profilini tam olarak takip edin. Montajdan sonra, LED'lerin yakınındaki PCB'yi bükmekten kaçının.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

23-21B LED'i, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Aktif bölge, bir alt tabaka üzerinde epitaksiyal olarak büyütülmüş AlGaInP (Alüminyum Galyum İndiyum Fosfür) katmanlarından oluşur. Eklemin iç potansiyelini aşan bir ileri voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden oyuklar aktif bölgeye enjekte edilir. Burada, radyatif olarak yeniden birleşirler ve enerjiyi fotonlar (ışık) şeklinde açığa çıkarırlar. AlGaInP alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler—bu durumda parlak turuncu (~611 nm). Su berraklığındaki epoksi reçine, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve ışık çıkış desenini şekillendiren birincil bir lens görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

23-21B gibi SMD LED'ler, göstergeler ve düşük güçlü aydınlatma uygulamaları için ana akım paketleme teknolojisini temsil eder ve büyük ölçüde delikli LED'lerin yerini almıştır. Bu sektördeki eğilim şu yönde ilerlemeye devam etmektedir:
- Minyatürleştirme: Ultra yüksek yoğunluklu devre kartları için daha da küçük paket ayak izleri (örn., 0402, 0201 metrik).
- Artan Verimlilik: Epitaksiyel büyütme ve çip tasarımındaki süregelen iyileştirmeler, daha yüksek ışık verimliliği (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıktısı) sağlamaktadır.
- Geliştirilmiş Güvenilirlik: Geliştirilmiş paketleme malzemeleri ve süreçleri, daha uzun çalışma ömrüne ve zorlu çevre koşullarında (sıcaklık, nem) daha iyi performansa yol açar.
- Entegrasyon: Akıllı aydınlatma uygulamaları için çoklu çip paketlerinin (RGB, çok renkli) ve entegre denetleyicili (IC'ler) LED'lerin büyümesi.
- Genişletilmiş Spektrum: Tüm görünür spektrum boyunca ve ultraviyole (UV) ile kızılötesi (IR) bölgelerine kadar renkleri verimli bir şekilde üretmek için yarı iletken malzemelerin geliştirilmesi. AlGaInP kırmızı-turuncu-kehribar-sarı aralığına hakim olsa da, mavi, yeşil ve beyaz LED'ler için InGaN gibi diğer malzemeler kullanılır.

23-21B, hedef renk ve uygulama aralığı için performans, boyut ve maliyet dengesi sunan güvenilir, standartlaştırılmış bir bileşen olarak bu manzaraya uyum sağlar.