SMD LED 19-237B Serisi Veri Sayfası - 2.0x1.6x0.9mm Paket - 1.7-3.3V Gerilim - Çok Renkli - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

19-237B serisi, küçültme ve yüksek güvenilirlik gerektiren modern elektronik uygulamalar için tasarlanmış kompakt, çok renkli bir Yüzey Montaj Cihazı (SMD) LED'dir. Bu bileşen, geleneksel bacaklı tip LED'lere kıyasla önemli bir ilerleme sunarak, baskılı devre kartı (PCB) alanında önemli azalmalar, bileşen paketleme yoğunluğunda artış sağlar ve nihayetinde daha küçük ve hafif son kullanıcı ekipmanlarının geliştirilmesine katkıda bulunur. Hafif yapısı, özellikle alan ve ağırlığın kritik kısıtlamalar olduğu uygulamalar için oldukça uygundur.

1.1 Temel Avantajlar ve Ürün Konumlandırması

19-237B SMD LED'in birincil avantajları, minyatür ayak izi ve yüzey montaj teknolojisinden kaynaklanmaktadır. Paket, 7 inç çapındaki makaralara sarılmış 8mm şerit üzerinde sağlanır ve yüksek hacimli üretimde standart olan otomatik al-yerleştir montaj ekipmanlarıyla tam uyumluluğu garanti eder. Bu uyumluluk, üretim sürecini basitleştirir, montaj süresini azaltır ve insan hatası potansiyelini en aza indirir. Ayrıca, cihaz hem kızılötesi (IR) hem de buhar fazı reflow lehimleme süreçleriyle kullanıma uygun olarak nitelendirilmiştir, bu da üretim hattı kurulumunda esneklik sunar. Tek bir paket ayak izi içinde farklı yarı iletken çip malzemeleri tarafından sağlanan çok renkli yeteneği, önemli bir özelliğidir. Ürün aynı zamanda kurşunsuz olarak üretilir ve Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) direktifine uyumlu kalacak şekilde tasarlanmıştır, böylece küresel çevresel ve düzenleyici gereklilikleri karşılar.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

19-237B, geniş bir tüketici, endüstriyel ve iletişim elektroniği yelpazesini hedeflemektedir. Birincil uygulama alanları, düzgün aydınlatma sağlayan gösterge paneli tabloları ve membran anahtarlar için arka aydınlatmayı içerir. Telekomünikasyon ekipmanlarında, telefon ve faks makineleri gibi cihazlarda durum göstergeleri ve tuş takımı arka aydınlatmaları olarak hizmet eder. Ayrıca, sıvı kristal ekranlar (LCD'ler), anahtar panelleri ve sembolik ikonlar için düz bir arka ışık kaynağı olarak da oldukça uygundur. Son olarak, genel amaçlı tasarımı, onu çeşitli endüstrilerdeki farklı gösterge ve düşük seviyeli aydınlatma görevleri için çok yönlü bir seçenek haline getirir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, güvenilir devre tasarımı ve sistem entegrasyonu için kritik olan veri sayfasında belirtilen elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı, nesnel bir analizini sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bunlar çalışma koşulları değildir. 19-237B serisi için tüm değerler 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir. Tüm renk kodları için maksimum ters gerilim (V_R) 5V'dir. Maksimum sürekli ileri akım (I_F) 25 mA'dır. %1/10 görev döngüsü ve 1 kHz frekansta uygulanabilen tepe ileri akım (I_FP) değişir: R6 (Kırmızı) çipi için 60 mA ve hem GH (Yeşil) hem de BH (Mavi) çipleri için 100 mA'dır. Maksimum güç dağılımı (P_d) R6 için 60 mW ve GH/BH için 95 mW'dır. İnsan Vücudu Modeli (HBM) elektrostatik deşarj (ESD) dayanım gerilimi R6 için 2000V ve GH/BH için 1500V'dır, bu da kırmızı çipin biraz daha sağlam ESD korumasına sahip olabileceğini gösterir. Çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ila +85°C arasındadır ve depolama sıcaklığı aralığı (T_stg) -40°C ila +90°C arasındadır. Lehimleme sıcaklık profili kritiktir: reflow lehimleme için cihaz 260°C'de 10 saniye dayanabilir; el lehimlemesi için sınır 350°C'de 3 saniyedir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Elektro-Optik Karakteristikler, Ta=25°C ve 5mA standart test akımında (I_F) ölçülür ve tasarım için anahtar performans metriklerini sağlar.

• Işık Şiddeti (I_v):Bu, birim katı açı başına algılanan ışık gücüdür. Tipik aralıklar şunlardır: R6: 18.0-57.0 mcd; GH: 28.5-112 mcd; BH: 11.5-28.5 mcd. Yeşil varyant tipik olarak en yüksek çıkışı sunar.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):Işık şiddetinin maksimum şiddetin yarısı olduğu tam açıdır. Tipik olarak 120 derecedir, bu da alan aydınlatması ve göstergeler için uygun geniş, dağınık bir yayılım modelini gösterir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):Spektral yayılımın maksimum olduğu dalga boyudur. Tipik değerler: R6: 632 nm; GH: 518 nm; BH: 468 nm.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):İnsan gözünün LED'in rengiyle eşleşen tek dalga boyu olarak algıladığı değerdir. Aralıklar: R6: 613-627 nm; GH: 520-535 nm; BH: 465-475 nm. Toleranslar ±1nm'dir.
• Spektrum Radyasyon Bant Genişliği (Δλ):Yarı maksimum şiddetteki spektral genişliktir. Tipik: R6: 20 nm; GH: 35 nm; BH: 25 nm. Yeşilde görüldüğü gibi daha geniş bir bant genişliği, renk saflığını etkileyebilir.
• İleri Gerilim (V_F):Test akımında LED üzerindeki gerilim düşümüdür. Aralıklar: R6: 1.7-2.2 V; GH: 2.6-3.3 V; BH: 2.6-3.3 V. Tolerans ±0.10V'dır. Bu parametre, akım sınırlayıcı direnç hesaplaması için çok önemlidir.
• Ters Akım (I_R):5V ters öngerilim uygulandığında oluşan sızıntı akımıdır. Maks: R6: 10 μA; GH/BH: 50 μA.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, seri üretimde tutarlılığı sağlamak için LED'leri anahtar optik parametrelere göre kategorize eden bir sınıflandırma sistemi tanımlar. Tasarımcılar, uygulamalarında renk ve parlaklık düzgünlüğünü garanti etmek için sınıfları belirtmelidir.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

LED'ler, I_F=5mA'da ölçülen ışık şiddetlerine göre sınıflara ayrılır.

• R6 (Kırmızı):Sınıflar M (18.0-28.5 mcd), N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-57.0 mcd).
• GH (Yeşil):Sınıflar N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd).
• BH (Mavi):Sınıflar L (11.5-18.0 mcd), M (18.0-28.5 mcd).

Bir sınıf içindeki ışık şiddeti toleransı ±%11'dir.

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması (GH Yeşil için)

GH (Yeşil) LED için, baskın dalga boyu için ek bir sınıflandırma sağlanır: Sınıf 1 (520-525 nm), Sınıf 2 (525-530 nm), Sınıf 3 (530-535 nm). Tolerans ±1nm'dir. Bu, renk anlamının standartlaştırıldığı durum göstergeleri gibi uygulamalarda kritik olan hassas renk seçimine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, standart dışı koşullar altında cihaz davranışını anlamak için paha biçilmez olan her LED rengi (R6, GH, BH) için tipik karakteristik eğrileri içerir.

4.1 İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

Eğriler, ileri akım ve ileri gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Tüm renkler için gerilim akımla birlikte artar. Belirli bir akım için kırmızı (R6) LED, yeşil ve mavi LED'lere kıyasla önemli ölçüde daha düşük bir ileri gerilime sahiptir, bu da farklı yarı iletken malzemelerin (AlGaInP vs. InGaN) karakteristiğidir. Bu fark, özellikle çok renkli dizilerde, sürücü devre tasarımında dikkate alınmalıdır.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım

Bu grafikler, tipik çalışma aralığında (~20mA'ya kadar) ışık şiddetinin ileri akımla yaklaşık doğrusal olarak arttığını gösterir. Ancak, verimlilik (vat başına lümen) belirli bir akımda zirve yapabilir ve ardından ısınma ve diğer etkiler nedeniyle azalabilir. Tasarımcılar parlaklığın süresiz olarak doğrusal ölçeklendiğini varsaymamalıdır.

4.3 Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

Bu, termal yönetim için kritik bir eğridir. Tüm renkler için ışık şiddeti, ortam sıcaklığı yükseldikçe azalır. Özellikle AlGaInP kırmızı LED'lere göre genellikle sıcaklığa daha duyarlı olan yeşil ve mavi InGaN tabanlı LED'ler için bu düşürme önemlidir. Bu, yüksek sıcaklık ortamlarında parlaklık ve ömrü korumak için soğutucu veya akım düşürme gerektirir.

4.4 İleri Akım Düşürme Eğrisi

Bu eğri, ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı belirtir. Sıcaklık arttıkça, cihazın güç dağılımı limitini aşmayı ve termal kaçak oluşmasını önlemek için izin verilen maksimum akım azaltılmalıdır. Güvenilirlik için bu eğriye uyulması esastır.

4.5 Spektrum Dağılımı

Spektral grafikler, dalga boyları boyunca yayılan ışığın göreceli yoğunluğunu gösterir. Kırmızı LED (R6), 632 nm civarında daha dar, daha tanımlanmış bir tepeye sahiptir. Yeşil (GH), 518 nm civarında daha geniş bir tepeye sahiptir ve mavi (BH) 468 nm civarında bir tepeye sahiptir. Bu spektrumların şekli ve genişliği, ışığın renk geri verimi ve saflığını etkiler.

4.6 Radyasyon Diyagramı

Polar radyasyon desenleri, ışığın uzaysal dağılımını gösterir. Her renk için sağlanan diyagramlar, 120 derecelik görüş açısıyla tutarlı tipik bir lambert veya yakın-lambert deseni gösterir. Yoğunluk 0 derecede (LED yüzeyine dik) en yüksektir ve kenarlara doğru azalır.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

19-237B LED, kompakt dikdörtgen bir pakete sahiptir. Ana boyutlar (mm cinsinden): Uzunluk: 2.0 ±0.2, Genişlik: 1.6 ±0.2, Yükseklik: 0.9 ±0.1. Katot, paket üzerindeki bir işaretle tanımlanır. Bacak aralığı ve lehim pedi geometrisini içeren detaylı ölçülü bir çizim sağlanmıştır.

5.2 Önerilen Ped Düzeni ve Polarite Tanımlama

PCB tasarımı için referans olarak önerilen bir lehim pedi deseni (footprint) dahil edilmiştir, pedler için boyutlar 1.4mm x 0.8mm'dir. Veri sayfası açıkça bunun bir öneri olduğunu ve tasarımcıların kendi özel montaj süreçlerine ve güvenilirlik gereksinimlerine göre değiştirmeleri gerektiğini belirtir. Yanlış yerleştirmeyi önlemek için paket üstünde net polarite tanımlaması (anot işareti) gösterilmiştir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Uygun taşıma ve lehimleme, SMD bileşenleri için çok önemlidir. 19-237B, maksimum 10 saniye için 260°C tepe sıcaklığına sahip standart reflow lehimleme profilleri için derecelendirilmiştir. Manuel onarım için, 350°C'de bir havya ucuyla el lehimlemesi maksimum 3 saniyeye kadar izin verilir. Aşırı ısıdan LED çipine veya plastik pakete zarar gelmesini önlemek için bu kılavuzlara uymak kritiktir. Cihaz, kullanılana kadar orijinal nem geçirmez ambalajında saklanmalıdır. Belirtilenlerin ötesinde ortam nemine maruz kalırsa, reflow öncesinde "patlamış mısır" etkisini (lehimleme sırasında buhar basıncı nedeniyle paket çatlaması) önlemek için bir kurutma işlemi gerekebilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

LED'ler, kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde nem geçirmez paketleme içinde sağlanır. Şerit boyutları belirtilmiştir. Makara standart 7 inç çapındadır. Makara üzerindeki bir etiket, izlenebilirlik ve doğrulama için anahtar bilgileri sağlar: Müşteri Parça Numarası (CPN), Üretici Parça Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY), Işık Şiddeti Sınıfı (CAT), Renk/Baskın Dalga Boyu Sınıfı (HUE), İleri Gerilim Sınıfı (REF) ve Parti Numarası (LOT No). Bu etiketleme sistemi, doğru malzeme işleme ve envanter kontrolünü sağlar.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

19-237B LED ile tasarım yaparken, birkaç faktör dikkate alınmalıdır. İlk olarak, LED ile seri olarak her zaman bir akım sınırlayıcı direnç kullanın. Direnç değerini besleme gerilimi (V_supply), LED'in ileri gerilimi (V_F - güvenilirlik için maksimum değeri kullanın) ve istenen ileri akım (I_F) temelinde hesaplayın. Formül: R = (V_supply - V_F) / I_F. Direncin güç derecesini göz önünde bulundurun. İkinci olarak, termal etkileri hesaba katın. Uygulama yüksek ortam sıcaklıklarında çalışıyorsa, ömrü ve kararlı ışık çıkışını korumak için sağlanan eğriye göre ileri akımı düşürün. Üçüncü olarak, çok renkli veya dizi uygulamaları için, tüm LED'ler arasında görsel düzgünlüğü sağlamak amacıyla sıkı sınıflandırma kodları (CAT, HUE) belirtin. Dördüncü olarak, PCB ped tasarımının yeterli lehim filetosu ve mekanik dayanım sağladığından emin olun. Son olarak, uygulama için ışık kılavuzları veya lensler tasarlarken görüş açısını (120°) göz önünde bulundurun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Daha büyük, delikli LED'lere kıyasla, 19-237B'nin birincil avantajı, otomatik montaj ve ürün küçültmeye olanak tanıyan minyatür SMD ayak izidir. SMD LED manzarası içinde, anahtar farklılaştırıcıları arasında spesifik 2.0x1.6mm paket boyutu, geniş 120 derecelik görüş açısı ve tek bir paket dış çizgisinden üç farklı ana rengin (kırmızı, yeşil, mavi) mevcudiyeti yer alır. Çoklu güç derecelendirmesi (kırmızı için 60mW, yeşil/mavi için 95mW) ve farklı ESD derecelendirmeleri de onu genel tekliflerden ayırır. Standart IR/buhar fazı reflow ile uyumluluğu ve net sınıflandırma yapısı, hem prototipleme hem de yüksek hacimli, kalite odaklı üretim için uygun hale getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?

C: Tepe dalga boyu (λ_p), LED'in en fazla optik güç yaydığı fiziksel dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λ_d), insan gözünün gördüğü renkle eşleşen algısal tek dalga boyudur. Genellikle yakındırlar ancak özellikle geniş spektrumlu LED'ler için aynı değildirler.

S: Kırmızı LED'in ileri gerilimi neden yeşil ve maviye göre farklıdır?

C: İleri gerilim, yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Kırmızı LED'ler tipik olarak, yeşil ve mavi LED'ler için kullanılan InGaN'dan (~2.4-3.4 eV) daha düşük bir bant aralığına (~1.8-2.0 eV) sahip olan AlGaInP kullanır. Daha yüksek bir bant aralığı, elektronları "itmek" için daha yüksek bir gerilim gerektirir.

S: Makara etiketindeki sınıflandırma kodlarını (CAT, HUE, REF) nasıl yorumlamalıyım?

C: Bu kodlar, veri sayfasında tanımlanan performans sınıflarına karşılık gelir. "CAT" ışık şiddeti sınıfıdır (örneğin, yeşil için N, P, Q). "HUE" baskın dalga boyu/renk sınıfıdır (örneğin, yeşil için 1, 2, 3). "REF" ileri gerilim sınıfıdır. Bunları belirtmek, sıkıca gruplanmış karakteristiklere sahip LED'ler aldığınızı garanti eder.

S: Bu LED'i sürekli olarak 20mA'da sürebilir miyim?

C: Sürekli ileri akım (I_F) için Mutlak Maksimum Değer 25 mA'dır. Bu nedenle, 20mA spesifikasyon dahilindedir. Ancak, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında, ortaya çıkan güç dağılımının (P_d = V_F * I_F) derecelendirilmiş 60 mW (R6) veya 95 mW (GH/BH) değerini aşmadığını doğrulamak için düşürme eğrisine başvurmalısınız.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: Bir tüketici cihazı için çok renkli durum göstergesi tasarlama.Cihaz, güç, bekleme ve arıza durumlarını göstermek için tek bir üç renkli gösterge (Kırmızı/Yeşil/Mavi) gerektirir. 19-237B serisini kullanarak, bir tasarımcı PCB üzerinde birbirine yakın üç LED (R6, GH, BH) yerleştirir. Renk tutarlılığını sağlamak için sıkı sınıflar belirtirler: örneğin, tümü için benzer yüksek parlaklık elde etmek için CAT=P ve yeşil LED için belirli bir ton elde etmek için HUE=2. Her renk için spesifik V_F'ye göre hesaplanan (örneğin, 5V beslemede 10mA için kırmızı için 1.8V, yeşil/mavi için 3.0V) bir akım sınırlayıcı direnç içeren üç ayrı sürücü devresi tasarlarlar. Ayrıca, PCB düzeninin yeterli termal rahatlama sağladığından ve otomatik montaj sırasında güvenilir lehimlemeyi kolaylaştırmak için önerilen ped boyutlarını takip ettiğinden emin olurlar.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), elektrolüminesans yoluyla ışık yayan yarı iletken cihazlardır. P-n eklemine ileri bir gerilim uygulandığında, n-tipi malzemeden gelen elektronlar aktif bölgede p-tipi malzemeden gelen boşluklarla yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme, fotonlar (ışık parçacıkları) şeklinde enerji açığa çıkarır. Yayılan ışığın rengi (dalga boyu), aktif bölgede kullanılan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. 19-237B, kırmızı yayılım için AlGaInP, yeşil ve mavi yayılım için InGaN kullanır. Plastik paket, kırılgan yarı iletken çipi korumak, ışık çıkışını şekillendirmek (lens) ve yüzey montaj için elektriksel kontakları sağlamak için hizmet eder.

13. Teknoloji Trendleri

SMD LED pazarı, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen), artan güç yoğunluğu ve daha da küçük paket boyutlarına doğru gelişmeye devam etmektedir. Gelişmiş renk geri verimi ve tutarlılığa (daha sıkı sınıflandırma) doğru güçlü bir eğilim vardır. Ayrıca, sabit akım sürücüleri veya darbe genişlik modülasyonu (PWM) denetleyicileri gibi kontrol elektroniğinin doğrudan LED paketine entegrasyonu ("akıllı LED'ler") daha yaygın hale gelmektedir. Çevre düzenlemeleri, tehlikeli maddelerin ortadan kaldırılmasını ve geri dönüştürülebilirlikteki iyileştirmeleri sürdürmektedir. 19-237B'de somutlaşan prensipler—küçültme, otomasyon uyumluluğu ve çok renkli yetenek—katı hal aydınlatma ve gösterge teknolojisindeki bu devam eden gelişmelerin merkezinde kalmaya devam etmektedir.