SMD LED 17-21 Parlak Sarı Teknik Veri Sayfası - Paket 1.6x0.8x0.6mm - Voltaj 1.75-2.35V - Güç 60mW - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

17-21 SMD LED, yüksek yoğunluklu PCB uygulamaları için tasarlanmış bir yüzey montaj cihazıdır. Parlak bir sarı ışık çıktısı üretmek için AlGaInP yarı iletken teknolojisini kullanır. Bu bileşenin temel avantajı, geleneksel bacaklı LED'lere kıyasla devre kartlarında önemli ölçüde yer tasarrufu sağlayan, 1.6mm x 0.8mm x 0.6mm ölçülerindeki minyatür boyutudur. Bu boyut azalması, daha küçük nihai ürün tasarımlarına, bileşenler için daha az depolama gereksinimine ve PCB'lerde daha yüksek paketleme yoğunluğuna doğrudan katkıda bulunur. Cihaz aynı zamanda hafiftir, bu da ağırlığın kritik bir faktör olduğu taşınabilir ve minyatür elektronik uygulamalar için ideal kılar.

LED, tek renkli tip olarak sınıflandırılır ve kurşunsuz (Pb-free) malzemeler kullanılarak imal edilmiştir. AB RoHS direktifi, AB REACH düzenlemeleri dahil olmak üzere önemli çevresel ve güvenlik düzenlemelerine uyumludur ve halojensiz olarak sınıflandırılır; brom (Br) ve klor (Cl) içeriği her biri 900 ppm'in altında ve toplamları 1500 ppm'in altındadır. Ürün, standart otomatik pick-and-place montaj ekipmanlarıyla tam uyumlu olacak şekilde, 7 inç çapındaki makaralara sarılmış 8mm şerit üzerinde tedarik edilir. Ayrıca, kızılötesi ve buhar fazı reflow dahil olmak üzere yaygın lehimleme işlemlerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır.

2. Teknik Özellikler ve Derin Amaç Yorumlaması

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu değerler normal çalışma için tasarlanmamıştır.

• Ters Gerilim (VR): 5V. Ters öngerilimde bu voltajın aşılması, eklem delinmesine neden olabilir.
• İleri Yön Akımı (IF): 25mA DC. Güvenilir çalışma için önerilen maksimum sürekli akımdır.
• Tepe İleri Yön Akımı (IFP): 60mA. Bu değer, 1kHz frekansta %10 görev döngüsüne sahip darbe koşullarında geçerlidir. Kısa süreli daha yüksek parlaklık sağlar ancak sürekli sürüş için kullanılmamalıdır.
• Güç Dağılımı (Pd): 60mW. Bu, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu durumda paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Daha yüksek sıcaklıklarda güç azaltma gerekebilir.
• Elektrostatik Deşarj (ESD): 2000V (İnsan Vücudu Modeli). Bu, orta düzeyde bir ESD hassasiyetini gösterir. Montaj ve taşıma sırasında uygun ESD işlem prosedürlerinin uygulanması esastır.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr): -40°C ila +85°C. Cihaz, endüstriyel sıcaklık aralığı uygulamaları için derecelendirilmiştir.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg): -40°C ila +90°C.
• Lehimleme Sıcaklığı: Cihaz, 260°C tepe sıcaklığında 10 saniyeye kadar yeniden akış lehimlemeye dayanabilir. El lehimlemesi için, havya ucu sıcaklığı 350°C'yi geçmemeli ve her terminal için temas süresi 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Aksi belirtilmedikçe, bu parametreler Ta=25°C ve IF=20mA standart test koşulunda ölçülür. LED'in optik ve elektriksel performansını tanımlarlar.

• Işık Şiddeti (Iv): Minimum 28,50 mcd ile maksimum 72,00 mcd arasında değişir. Tipik değer bu aralıkta yer alır. Işık şiddeti için ±%11 tolerans uygulanır.
• Görüş Açısı (2θ1/2): Genellikle 140 derece. Bu geniş görüş açısı, LED'i geniş aydınlatma veya birden fazla açıdan görünürlük gerektiren uygulamalar için uygun kılar.
• Tepe Dalga Boyu (λp): Genellikle 591 nm. Bu, spektral güç dağılımının maksimum olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λd): 585.50 nm ile 591.50 nm arasında değişir. Bu, LED ışığının rengiyle eşleşen, insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur. ±1nm'lik sıkı bir tolerans belirtilmiştir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): Tipik olarak 15 nm'dir. Bu, maksimum yoğunluğun yarısında (FWHM) yayılan spektrumun genişliğini tanımlar.
• İleri Yönlü Gerilim (VF): IF=20mA'de 1.75V ile 2.35V arasında değişir. ±0.1V tolerans belirtilmiştir. Bu parametre, akım sınırlama devresini tasarlamak için kritik öneme sahiptir.
• Ters Yönlü Akım (IR): VR=5V'de maksimum 10 μA. Veri sayfası, cihazın ters yönde çalışma için tasarlanmadığını açıkça belirtir; bu test yalnızca karakterizasyon içindir.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Üretimde tutarlılığı sağlamak için, LED'ler temel parametrelere göre sınıflara ayrılır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için belirli performans kriterlerini karşılayan parçaları seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

LED'ler, 20mA'de ölçülen ışık şiddetlerine göre dört sınıfa (N1, N2, P1, P2) ayrılır.

• N1: 28.50 - 36.00 mcd
• N2: 36.00 - 45.00 mcd
• P1: 45.00 - 57.00 mcd
• P2: 57.00 - 72.00 mcd

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Renk (ton), baskın dalga boyunun iki gruba ayrılmasıyla kontrol edilir.

• D3: 585.50 - 588.50 nm
• D4: 588.50 - 591.50 nm

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

İleri voltaj, güç kaynağı tasarımına yardımcı olmak ve benzer elektriksel özelliklere sahip LED'leri gruplamak için sınıflandırılır.

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

Bu bin kodlarının kombinasyonu (örneğin, yoğunluk için CAT, dalga boyu için HUE, voltaj için REF) genellikle ürün ambalaj etiketinde belirtilir ve bu da hassas bileşen seçimine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tipik elektro-optik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Metinde spesifik grafikler sağlanmamış olsa da, bu tür LED'ler için standart eğriler genellikle şunları içerir:

• Göreceli Işık Şiddeti vs. İleri Akım: Bu eğri, ışık çıkışının akımla nasıl arttığını gösterir; genellikle yüksek akımlarda ısınma etkileri nedeniyle doğrusal altı bir şekilde artar.
• İleri Voltaj vs. İleri Akım: Bu, diyodun üstel ilişkiyi gösteren Akım-Gerilim (I-V) karakteristiğidir.
• Bağıl Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı Grafiği: Bu eğri, eklem sıcaklığı arttıkça ışık çıkışının azaldığı termal söndürme etkisini göstermektedir.
• Spektral Güç Dağılımı: 591 nm tepe dalga boyu merkezli ve tipik 15 nm bant genişliğine sahip, dalga boyları boyunca yayılan ışığın yoğunluğunu gösteren bir grafik.

Bu eğriler, cihazın standart olmayan koşullar (farklı akımlar veya sıcaklıklar) altındaki davranışını anlamak ve sürücü devresini verimlilik ve uzun ömür için optimize etmek için gereklidir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

17-21 SMD LED, kompakt dikdörtgen bir pakete sahiptir. Ana boyutlar (mm cinsinden) gövde uzunluğu 1.6, genişlik 0.8 ve yükseklik 0.6'dır. Terminal pedleri güvenilir lehimleme için tasarlanmıştır. Paket üzerinde, montaj sırasında doğru yönlendirme için kritik öneme sahip bir katot tanımlama işareti bulunur. Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.1mm'dir.

5.2 Polarite Tanımlama

Doğru polarite, LED'in çalışması için hayati öneme sahiptir. Paket, katot (-) ucunu tanımlamak için belirgin bir işaret içerir. Tasarımcılar, PCB ayak izinin karşılık gelen bir işaretleyici içerdiğinden ve montaj işlemlerinin bileşeni doğru şekilde hizaladığından emin olmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Cihaz güvenilirliğini ve performansını korumak için uygun şekilde ele almak çok önemlidir.

6.1 Akım Sınırlama

Harici bir akım sınırlama direnci zorunludur. LED'in üstel I-V karakteristiği, voltajdaki küçük bir artışın, büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına neden olabileceği anlamına gelir. Direnç değeri, besleme voltajı, LED'in ileri voltajı (güvenlik için bin veya veri sayfasındaki maksimum değer kullanılarak) ve istenen ileri akıma (25mA sürekliyi aşmamalı) dayalı olarak hesaplanmalıdır.

6.2 Depolama ve Nem Duyarlılığı

Ürün, nem geçirmez bir torbada kurutucu ile paketlenmiştir. Reflow sırasında nem kaynaklı hasarı ("popcorning") önlemek için aşağıdaki önlemler alınmalıdır:

• Kullanıma hazır olana kadar nem geçirmez torbayı açmayın.
• Açıldıktan sonra, ≤30°C ve ≤%60 RH koşullarında saklanırsa, bileşenleri 168 saat (7 gün) içinde kullanın.
• Maruziyet süresi aşılırsa veya nem alıcı doygunluğu gösterirse, reflow işleminden önce 60±5°C'de 24 saat boyunca kurutma (bake-out) gereklidir.

6.3 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb-free) bir reflow profili belirlenmiştir:

• Ön ısıtma: 150-200°C arasında 60-120 saniye.
• Sıvı Faz Üzerinde Geçen Süre (217°C): 60-150 saniye.
• Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C, en fazla 10 saniye süreyle.
• Isıtma Hızı: Maksimum 6°C/saniye, 255°C'ye kadar.
• Soğutma Hızı: Maksimum 3°C/saniye.

Reflow işlemi ikiden fazla uygulanmamalıdır. Isıtma sırasında paket üzerinde mekanik stres oluşturmaktan kaçının ve lehimleme sonrasında PCB'yi eğmeyin.

6.4 El ile Lehimleme ve Rework

El ile lehimleme gerekliyse, uç sıcaklığı ≤350°C ve gücü ≤25W olan bir lehimleme demiri kullanın. Her terminal için temas süresi ≤3 saniye olmalıdır. Her terminal lehimlendikten sonra en az 2 saniyelik bir soğuma aralığı bırakın. Yeniden işleme kesinlikle tavsiye edilmez. Kaçınılmazsa, silikon kırmaya termal stresi önlemek için her iki terminali aynı anda ısıtmak üzere özel bir çift uçlu lehimleme demiri kullanılmalıdır. Yeniden işlemenin LED özellikleri üzerindeki etkisi önceden doğrulanmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Makara ve Şerit Özellikleri

LED'ler, 17-21 paketi için uygun ceplere sahip, kabartmalı taşıyıcı şerit içinde tedarik edilir. Şerit genişliği 8 mm'dir ve standart 7 inç (178 mm) çapındaki bir makara üzerine sarılmıştır. Her makara 3000 adet içerir. Otomatik besleyicilerle uyumluluk için detaylı makara ve taşıyıcı şerit boyutları veri sayfasında sağlanmıştır.

7.2 Etiket Bilgisi

Ambalaj etiketinde birkaç önemli kod bulunmaktadır:

• P/N: Product Number (e.g., 17-21/Y2C-CN1P2B/3T).
• MİKTAR: Paketleme Miktarı (3000 adet/makara).
• KAT: Işık Şiddeti Derecesi (örn., N1, P2).
• RENK TONU: Kromatiklik/Baskın Dalga Boyu Derecesi (örn., D3, D4).
• REF: İleri Voltaj Sıralaması (örn. 0, 1, 2).
• LOT No: İzlenebilirlik lot numarası.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Backlighting: Otomotiv gösterge panellerinde, tüketici elektroniğinde ve endüstriyel kontrol panellerinde göstergelerin, sembollerin ve anahtarların arka aydınlatması için idealdir.
• Durum Göstergeleri: Telekomünikasyon ekipmanlarında (telefonlar, faks makineleri), ağ donanımında ve ev aletlerinde güç, bağlantı ve durum göstergeleri için mükemmeldir.
• LCD Düz Arka Aydınlatma: Küçük tek renkli veya segmentli LCD ekranlar için düzgün arka aydınlatma sağlamak üzere diziler halinde kullanılabilir.
• Genel Amaçlı Gösterge: Parlak, güvenilir ve kompakt bir görsel gösterge gerektiren herhangi bir uygulama için uygundur.

8.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi: Farklı üretim partilerinde tutarlı parlaklık sağlamak için, direnç değerlerini hesaplarken ileri voltaj gruplandırmasını dikkate alarak daima sabit akım sürücüsü veya seri dirençli bir voltaj kaynağı kullanın.
• Termal Yönetim: Güç düşük olsa da, yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum akıma yakın çalışırken, eklem sıcaklığını yönetmek ve ışık çıkışı ile ömrü korumak için yeterli PCB bakır alanı veya termal geçiş delikleri sağlayın.
• ESD Koruması: LED açık bir konumdaysa (örneğin, bir panel göstergesi), hassas hatlara ESD koruma diyotları ekleyin.
• Optik Tasarım: Geniş 140 derecelik görüş açısı, daha odaklanmış bir ışın demeti gerekiyorsa ışık kılavuzları veya difüzörler gerektirebilir. En iyi görünürlük için, arka plana karşı kontrast oranını göz önünde bulundurun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

17-21 LED, kendi kategorisinde belirli avantajlar sunar:

• vs. Daha Büyük SMD LED'ler (örn., 3528, 5050): 17-21 modeli, çok daha küçük bir kaplama alanı sağlayarak ultra-minyatür tasarımlara olanak tanır. Genellikle karşılığında daha düşük maksimum ışık çıktısı ve güç kapasitesi elde edilir.
• vs. Bacaklı LED'ler: Delikten montaj ihtiyacını ortadan kaldırarak tam otomatik montajı mümkün kılar, kart boyutunu küçültür ve bükülen bacakları ortadan kaldırarak mekanik dayanıklılığı artırır.
• Diğer Sarı LED'lere Karşı: AlGaInP teknolojisinin kullanımı, GaP üzerindeki GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla, tipik olarak sarı ve kehribar renkler için daha yüksek ışık verimliliği ve daha iyi renk doygunluğu sunar.
• Temel Farklılaştırıcılar: Çok küçük 1.6x0.8mm boyutu, geniş 140 derecelik görüş açısı, halojensiz ve diğer çevresel standartlara uygunluk ile renk ve yoğunluk tutarlılığı için detaylı sınıflandırmanın birleşimi.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q1: 5V besleme ile hangi direnç değerini kullanmalıyım?
A: Güvenlik için maksimum VF değeri olan 2.35V'u (Bin 2'den) ve 20mA'lik bir hedef IF değerini kullanarak: R = (Vbesleme - VF) / IF = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm. En yakın standart değer kullanılır (örneğin, 130 veya 150 Ohm). Devredeki gerçek akım daima doğrulanmalıdır.

Q2: Bu LED'i daha yüksek parlaklık için 30mA'de sürebilir miyim?
A: Hayır. Sürekli ileri akım (IF) için Mutlak Maksimum Değer 25mA'dir. 30mA'de çalıştırmak bu değeri aşar, bu da güvenilirliği ve ömrü azaltır ve aşırı ısınma nedeniyle anında arızaya neden olabilir.

Q3: Görüş açısı 140 derece. Daha odaklanmış bir ışın demeti nasıl elde ederim?
A: LED'in üzerine yerleştirilmiş bir lens gibi harici bir optik bileşen kullanmanız gerekir. Yerel paket geniş, lambertiyen bir desen yayar.

Q4: Otomatik optik inceleme (AOI) sistemim katot işaretiyle ilgili sorun yaşıyor. PCB üzerinde polariteyi belirlemek için önerilen bir yöntem var mı?
A: Evet. PCB ayak izi, paketin katot işaretiyle eşleşen bir ipek baskı veya bakır özellik içermelidir. Yerleştirme makinesinin görüntü sisteminin bu asimetriyi tanıyacak şekilde programlandığından emin olun. İşaretin tam konumu için paket boyut çizimine bakın.

Q5: Paket 10 gün açık kaldıysa bileşenleri pişirmem gerekiyor mu?
C: Evet. Şartname, nem bariyerli paketi açtıktan sonra 168 saatlik (7 gün) bir "zemin ömrü" belirtmektedir. 10 gün (240 saat) bu süreyi aştığı için, nem kaynaklı hasarı önlemek amacıyla LED'leri reflow lehimleme işlemine tabi tutmadan önce pişirme işlemini (60±5°C'de 24 saat) gerçekleştirmelisiniz.

11. Pratik Uygulama Vaka Çalışması

Senaryo: Taşınabilir bir tıbbi cihaz için kompakt, çoklu durum göstergeli bir panel tasarlama.

Gereksinimler: Cihazın ön panelindeki çok sınırlı bir alanda 6 bağımsız durum göstergesine (Güç, Düşük Pil, Bluetooth, Hata, Mod A, Mod B) ihtiyaç vardır. Göstergeler çeşitli aydınlatma koşullarında net bir şekilde görülebilmeli, minimum güç tüketmeli ve dezenfektanlarla temizlemeye dayanıklı olmalıdır.

Tasarım Uygulaması:

1. Bileşen Seçimi: Tüm göstergeler için 17-21 parlak sarı LED seçilmiştir. Bu seçim, küçük boyutu (6 LED'in aralıklarla yan yana sığmasını sağlar), iyi parlaklığı ve farklı açılardan görünürlüğü garanti eden geniş görüş açısı nedeniyle yapılmıştır.
2. Devre Tasarımı: Ortak bir 3.3V ray kullanılmıştır. Tipik VF değeri 2.0V ve IF=15mA (parlaklık ve güç tasarrufu dengesi için) kullanılarak akım sınırlama direnci hesaplanmıştır: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87 Ohm. Her LED için eşit parlaklığı sağlamak amacıyla %1 toleranslı 91 Ohm'luk bir direnç seçilmiştir.
3. PCB Düzeni: LED'ler 3 mm merkez aralıklarla yerleştirilmiştir. PCB ayak izi, veri sayfasında önerilen pad düzenine göre tasarlanmış olup katot padinin yanında net bir ipek baskı noktası bulunur. Lehimleme ve temizliği kolaylaştırmak için LED'lerin etrafındaki küçük toprak dökümü atlanmıştır.
4. Panel Tasarımı: Ön panelde her LED ile hizalanmış 1.2 mm çapında delikler bulunur. LED'in sıcak noktasını yumuşatmak ve düzgün bir aydınlatılmış nokta oluşturmak için panelin arkasına ince, süt beyazı bir difüzör film yerleştirilmiştir.
5. Yazılım Kontrolü: Mikrodenetleyici, her LED'i, iç çekme direnci devre dışı bırakılmış açık drenaj çıkışı olarak yapılandırılmış bir GPIO pini üzerinden sürer ve LED/direnç çifti üzerinden toprağa akım çeker.
6. Sonuç: Tüm boyut, görünürlük ve güvenilirlik gereksinimlerini karşılayan temiz, profesyonel görünümlü bir gösterge paneli. Malzeme listesindeki tutarlı sınıflandırma (CAT=P1 veya daha yüksek, HUE=D4 belirtilmesi) tüm birimlerin renk ve parlaklık açısından tekdüze olmasını sağlar.

12. Teknik Prensip Tanıtımı

17-21 LED'i, bir alt tabaka üzerinde büyütülmüş Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit (AlGaInP) yarı iletken malzemesine dayanır. Diyotun iletime geçme voltajını (yaklaşık 1.8V) aşan bir ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve boşluklar sırasıyla n-tipi ve p-tipi katmanlardan aktif bölgeye enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları ışıma yoluyla yeniden birleşerek enerjiyi foton formunda salar. AlGaInP alaşımının spesifik bileşimi, yasak enerji aralığını belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) tanımlar. Parlak sarı renk için, tepe dalga boyu yaklaşık 591 nm olacak şekilde tasarlanmıştır. Su berraklığındaki epoksi reçine kapsülü, yarı iletken çipi korur, ışık çıktısını şekillendirmek için bir mercek görevi görür (140 derecelik görüş açısına katkıda bulunur) ve fosfor veya boya içerebilir; ancak bu tek renkli tip için renk saflığını korumak amacıyla muhtemelen modifiye edilmemiştir.

13. Sektör Eğilimleri ve Gelişmeler

17-21 gibi minyatür SMD LED'lerin pazarı gelişmeye devam etmektedir. Bu ürün segmentini etkileyen başlıca trendler şunlardır:

• Artan Verimlilik: Devam eden malzeme bilimi ve çip tasarımı iyileştirmeleri, aynı veya daha küçük paket boyutlarından daha yüksek ışık etkinliği (birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıktısı) elde etmeyi amaçlamaktadır.
• Gelişmiş Güvenilirlik: Otomotiv ve endüstriyel uygulamalardan gelen talepler, yüksek sıcaklık performansı, nem direnci ve uzun ömür konularında iyileştirmeleri teşvik etmektedir.
• Daha Sıkı Renk Sınıflandırması: Çoklu LED göstergeler veya arka aydınlatma dizileri gibi hassas renk eşleştirmesi gerektiren uygulamalar, üreticileri baskın dalga boyu ve ışık şiddeti için daha dar sınıflandırma toleranslarına doğru itmektedir.
• Entegrasyon: Birden fazla LED çipini, akım sınırlama dirençlerini veya hatta kontrol entegre devrelerini tek bir paket modülünde birleştirerek nihai kullanıcı devre tasarımını basitleştirmek ve kart alanından tasarruf etmeye yönelik bir eğilim.
• Çevresel Uyumluluk: RoHS ve REACH gibi düzenlemeler daha katı ve daha küresel hale geliyor; bu da tam malzeme beyanı ve halojensiz uyumluluğu farklılaştırıcı değil, standart beklentiler haline getiriyor.

17-21 gibi cihazlar, temel gösterge ihtiyaçları için olgun ve optimize edilmiş bir çözümü temsil eder; bu ultra minyatür sınıf için gelecek yinelemelerin, form faktöründe radikal değişiklikler yerine büyük olasılıkla yukarıdaki trendlere odaklanması beklenir.