SMD LED 18-225A/R6GHW-B01/3T Veri Sayfası - Paketleme 3.2x1.6x1.3mm - Voltaj 2.0V/3.3V - Yüksek Parlaklıklı Kırmızı/Yeşil - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

18-225A serisi, kompakt, yüksek performanslı bir yüzey montajlı cihaz (SMD) LED çözümünü temsil eder. Bu spesifikasyon, iki ana çip malzemesi varyantını kapsar: yüksek parlaklıkta kırmızı ışık yayılımı için R6 (AlGaInP) ve yüksek parlaklıkta yeşil ışık yayılımı için GH (InGaN). Cihaz, beyaz difüze reçine ile paketlenmiştir. Temel avantajı, geleneksel lead frame tipi LED'lere kıyasla önemli ölçüde azaltılmış PCB alanı kaplamasıdır; bu, PCB üzerinde daha yüksek paketleme yoğunluğu sağlar, depolama alanı ihtiyacını azaltır ve sonuçta nihai cihazların küçültülmesine katkıda bulunur. Hafif yapısı, onu alan ve ağırlığın kritik kısıtlayıcı faktörler olduğu uygulamalar için özellikle ideal kılar.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu limitlerin ötesinde cihazı çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir. Değerler, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu durum için belirtilmiştir.

• Ters voltaj (V_R):5 V (hem R6 hem de GH için). Bu değerin aşılması eklem delinmesine yol açabilir.
• İleri yön akımı (I_F):25 mA (R6 ve GH için sürekli DC).
• Tepe ileri akımı (I_FP):R6 için 60 mA, GH için 100 mA. Bu değer, %10 görev döngüsü ve 1 kHz frekans altında, darbe işlemi için belirtilmiştir.
• Güç Tüketimi (P_d):R6 için 60 mW, GH için 95 mW'dır. Bu, paketin termal sınırlarını aşmadan dağıtabileceği maksimum izin verilen güçtür.
• Elektrostatik Deşarj (ESD) İnsan Vücudu Modeli (HBM):R6 için 2000 V, GH için 150 V'dur. GH (InGaN) varyantı ESD'ye karşı daha hassastır ve daha katı işlem önlemleri gerektirir.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +85°C. Bu, güvenilir çalışma için ortam sıcaklığı aralığını tanımlar.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +90°C.
• Kaynak sıcaklığı (T_sol):Lehimleme: Tepe sıcaklığı 260°C, en fazla 10 saniye. El lehimi: 350°C, en fazla 3 saniye.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler Ta=25°C, standart test akımı I_FÖlçümler, aksi belirtilmedikçe =10mA'da yapılır. LED'in ışık çıktısını ve elektriksel davranışını tanımlarlar.

• Işık şiddeti (I_v):R6: 28.5 ila 72.0 mcd (tipik). GH: 72.0 ila 180 mcd (tipik). Aynı sürüş koşullarında, GH çipi önemli ölçüde daha yüksek ışık şiddeti üretir.
• Görüş açısı (2θ_1/2):130 derece (tipik değer). Bu geniş görüş açısı, beyaz difüze reçine paketlemenin karakteristiğidir, alan aydınlatması ve gösterge ışıkları için uygun, Lambertian benzeri bir yayılım modeli sağlar.
• Tepe dalga boyu (λ_p):R6: 632 nm (tipik değer). GH: 518 nm (tipik değer). Bu, spektral güç dağılımının maksimum değerine ulaştığı dalga boyudur.
• Baskın dalga boyu (λ_d):R6: 615-625 nm. GH: 520-535 nm. Bu, LED'in insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur. Tolerans ±1 nm'dir.
• Spektral ışınım bant genişliği (Δλ):R6: 20 nm (tipik). GH: 35 nm (tipik). Bu spektral saflığı temsil eder; bant genişliği ne kadar küçükse, renk o kadar doygun olur.
• İleri yönlü voltaj (V_F):R6: 1.7-2.4 V (tipik değer 2.0V). GH: 2.7-3.7 V (tipik değer 3.3V). Gerilim düşüşü yarı iletken malzemenin bant aralığının bir fonksiyonudur. Tolerans ±0.10V'dur.
• Ters akım (I_R):R6: V_R=5V'de maksimum 10 μA. GH: V_R=5V'de maksimum 50 μA.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LED'ler, üretim partileri içindeki tutarlılığı sağlamak ve tasarım gereksinimlerini karşılamak için kritik optik parametrelere göre sınıflandırılır (binned).

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

R6 (Kırmızı):

• Kademe N: 28.5 - 45.0 mcd
• Kademe P: 45.0 - 72.0 mcd

GH (Yeşil):

• Kademe Q1: 72.0 - 90.0 mcd
• Kademe Q2: 90.0 - 112 mcd
• Kademe R1: 112 - 140 mcd
• Kademe R2: 140 - 180 mcd

Işık şiddeti toleransı ±%11'dir.

3.2 Dominant Dalga Boyu Sınıflandırması (Sadece GH Yeşili)

Yeşil LED'ler, renk tutarlılığını kontrol etmek için ana dalga boyuna göre daha da sınıflandırılır.

• Sınıf 1: 520 - 525 nm
• Sınıf 2: 525 - 530 nm
• Kademe 3: 530 - 535 nm

Ana dalga boyu toleransı ±1nm'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 R6 (AlGaInP Kırmızı) Özellikleri

Sağlanan eğriler, temel ilişkileri göstermektedir:

• İleri Yönlü Akım vs. İleri Yönlü Gerilim (I-V Eğrisi):Üstel ilişkiyi göstermektedir. İleri yönlü voltaj, akım arttıkça artar ve sıcaklık yükseldikçe hafifçe düşer.
• Işık Şiddeti vs. İleri Yönlü Akım:Doyma etkisinin ortaya çıkmadığı normal çalışma aralığında, ışık çıkışı akımla doğrusal olarak artar.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:İç kuantum verimliliğinin azalması ve radyasyon yaymayan yeniden birleşmelerin artması nedeniyle, ışık çıkışı ortam sıcaklığı arttıkça düşer. Bu azaltma, ısı yönetimi için çok önemlidir.
• İleri Akım Azaltma Eğrisi:Maksimum izin verilen sürekli ileri akım, ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak belirlenmiştir. Güç tüketimi sınırları içinde kalmak için yüksek sıcaklıklarda akımın düşürülmesi gerekir.
• Spektrum Dağılımı:632 nm civarında emisyon tepe noktası gösterir, tipik bant genişliği 20 nm'dir.
• Radyasyon Diyagramı:Uzaysal yoğunluk dağılımını betimler ve 130 derecelik geniş görüş açısıyla yakın Lambertiyen modunu doğrular.

4.2 GH (InGaN Yeşil) Özellikleri

GH eğrisi benzer bir ilişki gösterir, ancak farklı sayısal değerlere sahiptir:

• Daha yüksek ileri yönlü voltaj (tipik 3.3V, R6 için ise 2.0V).
• Işık şiddeti ve ileri voltaj farklı sıcaklık bağımlılıklarına sahiptir.
• Spektrum merkezi yaklaşık 518 nm civarındadır ve bant genişliği daha geniş olup 35 nm'dir.
• Farklı güç tüketimi derecelendirmeleri (95 mW vs. 60 mW) nedeniyle, farklı ileri akım düşürme eğrilerine sahiptir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

SMD paketinin aşağıdaki kritik boyutları vardır (birim: mm, belirtilmedikçe tolerans ±0.1 mm):

• Uzunluk: 3.2 mm
• Genişlik: 1.6 mm
• Yükseklik: 1.3 mm ±0.2 mm
• Bacak Genişliği: 0.4 mm ±0.15 mm
• Bacak uzunluğu: 0.7 mm ±0.1 mm
• Bacak aralığı: 1.6 mm

5.2 Polarite Tanımlama ve Ped Tasarımı

Katot işaretlidir. Önerilen pad düzeni sağlanmıştır, boyutları: Pad genişliği 0.8mm, uzunluğu 0.8mm, pad aralığı 0.4mm. Bu bir öneridir; pad tasarımı, spesifik PCB üretim süreci ve termal gereksinimlere göre optimize edilmelidir. Doküman, pad boyutlarının kişisel ihtiyaçlara göre değiştirilebileceğini vurgulamaktadır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Kaynak Prosesi

Bu cihaz, kızılötesi ve buhar fazı geri akış işlemleriyle uyumludur. Kurşunsuz geri akış kaynak eğrisi belirlenmiştir:

• Ön ısıtma: 150-200°C, 60-120 saniye süreyle.
• Sıvı faz çizgisi üzerindeki süre (217°C): 60-150 saniye.
• Tepe sıcaklığı: Maksimum 260°C.
• Tepe sıcaklık ±5°C içindeki süre: En fazla 10 saniye.
• Isınma hızı: Maksimum 3°C/saniye.
• Soğuma hızı: Maksimum 6°C/saniye.

Kritik Önemli Hususlar:Lehimleme işlemi en fazla iki kez tekrarlanmalıdır. LED gövdesine ısıtma sırasında stres uygulanmamalıdır. Lehimleme sonrasında PCB bükülmemelidir.

6.2 Depolama ve Nemden Korunma Gereklilikleri

Bileşenler, nem tutucu ile birlikte nem bariyerli torbalarda paketlenmiştir.

• Açmadan önce:≤30°C ve ≤%90 BA koşullarında saklayın.
• Açtıktan sonra:≤30°C ve ≤%60 RH koşullarında, "atölye ömrü" 1 yıldır. Kullanılmayan parçalar nem geçirmez ambalajda yeniden mühürlenmelidir.
• Fırınlama:Nem alıcı gösterge renk değiştirirse veya depolama süresi aşılırsa, emilen nemi gidermek ve reflow lehimleme sırasında "patlamış mısır" etkisini önlemek için kullanımdan önce 60±5°C'de 24 saat fırınlanmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Koli Bandı ve Taşıma Bandı Özellikleri

LED'ler, 8 mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı bant formunda, 7 inç çapındaki makaralara sarılı olarak tedarik edilir. Her makara 3000 adet içerir. Veri sayfasında makara ve taşıyıcı bant boyutlarının detayları sağlanmıştır.

7.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi birden fazla kod içerir:

• P/N: Ürün Numarası (örneğin, 18-225A/R6GHW-B01/3T).
• QTY: Paketleme miktarı.
• CAT: Işık şiddeti sınıfı (sınıflandırma kodu, örneğin P, R1).
• HUE: Renk koordinatları ve baskın dalga boyu derecesi (örneğin, kademe 2).
• REF: İleri yönlü voltaj derecesi.
• LOT No: İzlenebilir parti numarası.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Spesifikasyonda belirtildiği gibi:

• Araç gösterge paneli ve anahtarlarının arka aydınlatması.
• Telekomünikasyon ekipmanları: Telefon ve faks makinelerindeki durum göstergeleri ve klavye arka aydınlatması.
• Küçük LCD'ler, anahtarlar ve semboller için düz arka aydınlatma.
• Tüketici elektroniği, endüstriyel kontrol ve cihazlarda genel amaçlı gösterge ve durum ışıkları.

8.2 Kritik Tasarım Hususları

Akım Sınırlama:Harici akım sınırlama direncikesinlikle gereklidirLED'in ileri voltajı negatif bir sıcaklık katsayısına ve katı toleranslara sahiptir. Besleme voltajındaki küçük bir artış, ileri akımda büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir artışa neden olabilir. Direnç değeri, besleme voltajına (V_CC), LED'in tipik ileri voltajına (V_F) ve gerekli ileri akım (I_F) hesaplanır: R = (V_CC- V_F) / I_F. Isıl Yönetim:Küçük bir SMD bileşeni olmasına rağmen, güç tüketimi (GH için 95mW'a kadar) dikkate alınmalıdır, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında. İleri akım azaltma eğrisine uyun. LED jonksiyonundan ısıyı iletmek için yeterli PCB bakır alanı sağlayın (termal ped tasarımı kullanın).ESD Koruması:Özellikle daha hassas GH (InGaN) varyantları için standart ESD işleme prosedürlerini uygulayın. LED kullanıcının erişebileceği bir alandaysa, hassas hatlarda ESD koruma cihazları kullanmayı düşünün.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

18-225A serisi, daha büyük delikli LED'lere kıyasla, devre kartı alanı ve otomatik montaj uyumluluğu açısından belirgin avantajlara sahiptir. SMD LED alanındaki temel farklılaştırıcı özellikleri şunları içerir:

• Geniş Görüş Açısı (130°):Beyaz difüzyonlu reçine, geniş açılı görünürlük gerektiren ve odaklanmış ışın demeti yerine geniş bir alan aydınlatması istenen uygulamalar için ideal olan, son derece geniş ve homojen bir yayılım deseni sağlar.
• Çift çip malzeme seçenekleri:Aynı paket boyutu içinde AlGaInP (R6) ve InGaN (GH) sunarak, kırmızı/yeşil gösterge çiftleri veya çok renkli uygulamalar için tasarım esnekliği sağlar.
• Detaylı sınıflandırma:Tasarımcıların, katı parlaklık veya renk tutarlılığı gerektiren uygulamalar için bileşen seçmesine olanak tanıyan çeşitli ışık şiddeti ve dalga boyu sınıflandırmaları sunar.
• Güçlü Reflow Uyumluluğu:Modern, yüksek hacimli üretim süreçlerini destekleyen, iyi tanımlanmış kurşunsuz reflow profili ve nem koruma işlemi bilgileri.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q1: Bu LED'i doğrudan 5V veya 3.3V mantık güç kaynağı ile sürebilir miyim?A:No.Her zaman seri akım sınırlama direnci kullanmalısınız. Örneğin, 5V güç kaynağı ile yeşil bir LED'i (V_F~3.3V), I_F=20mA sürmek için: R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 ohm. Bir sonraki standart değeri (örneğin 82 veya 100 ohm) kullanın ve gerçek akım ile güç tüketimini kontrol edin.

Q2: Neden yeşil LED'in (GH) ESD derecelendirmesi kırmızıdan (R6) daha düşüktür?A: Bu temel bir malzeme özelliğidir. InGaN tabanlı LED'ler (mavi, yeşil, beyaz) genellikle AlGaInP tabanlı LED'lere (kırmızı, kehribar) kıyasla daha düşük ESD dayanım voltajına sahiptir. Bu, yeşil varyantların daha dikkatli kullanılmasını gerektirir.

Q3: "Beyaz difüz" reçine rengi ışık çıkışı için ne anlama gelir?A: Difüze reçine, çipin yaydığı ışığı saçarak daha geniş ve daha homojen bir görüş açısı (130°) oluşturur ve enerji verilmemiş LED'in beyaz bir görünüm sergilemesini sağlar. Işık çıktısını yumuşatarak nokta kaynağı gibi görünmesini azaltır ve panel aydınlatması için daha uygun hale getirir.

Q4: Sipariş verirken bin kodları nasıl yorumlanır?A: Uygulamanızın parlaklık değişimi ve renk kayması toleransına bağlı olarak, istenen CAT (parlaklık) ve HUE (yeşil LED rengi) bin kodlarını belirtin. Kritik olmayan gösterge ışıkları için daha geniş bir bin kabul edilebilir ve uygun maliyetli olabilir. Düzgünlüğün çok önemli olduğu arka aydınlatma dizileri için sıkı bir bin belirtmek çok önemlidir.

11. Tasarım Vaka Çalışmaları

Senaryo:Çok durumlu göstergelere sahip kompakt bir kontrol paneli tasarlayın.Gereksinimler:Kırmızı renk "Arıza", yeşil renk "Hazır" anlamına gelir. Alan son derece kısıtlıdır. Göstergeler geniş açıdan net bir şekilde görülebilmelidir. Montaj işlemi otomatik SMD yerleştirme ve reflow lehimleme kullanır.Çözüm Uygulaması:

1. Bileşen Seçimi:Kırmızı için 18-225A/R6, yeşil için 18-225A/GH kullanılır. Aynı 3.2x1.6mm PCB alanı, PCB düzenini basitleştirir.
2. Devre Tasarımı:3.3V sistem gücü için:
   • Kırmızı LED: R = (3.3V - 2.0V) / 0.010A = 130 ohm. 130Ω veya 120Ω direnç kullanın. Direnç güç tüketimi: (1.3V^2)/130Ω ≈ 13mW.
   • Yeşil LED: R = (3.3V - 3.3V) / 0.010A = 0 ohm. Bu bir sorundur. 3.3V güç kaynağı, yeşil LED'in tipik V_Fdeğerinde tam olarak çalışır ve direnç için voltaj payı bırakmaz. Çözümler: a) Daha düşük bir akım kullanın (örneğin 5mA), b) LED devresi için daha yüksek bir güç kaynağı voltajı kullanın veya c) Sabit akım sürücü kullanın.
3. PCB Yerleşimi:LED'leri panel kenarına yakın konumlandırın. Önerilen veya biraz daha büyük pedleri kullanın ve ısı dağılımı için küçük bir bakır alana bağlayın. Silkscreen üzerindeki polarite işaretinin, LED üzerindeki katot işaretiyle eşleştiğinden emin olun.
4. Üretim:3.2x1.6mm bileşen boyutu için yüzey montaj makinesini programlayın. Belirtilen reflow profilini tam olarak takip edin. Hemen kullanılmayacaksa, açılmış makaraları kurutma dolabında saklayın.
5. Sınıflandırma:Birden fazla aynı gösterge ışığına sahip bu panel için, tüm birimlerin görünümünün tutarlı olmasını sağlamak amacıyla tek bir parlaklık sınıfı belirtin (örneğin, kırmızı için CAT P, yeşil için CAT R1).

12. Teknik Prensip Özeti

LED, elektrolüminesans yoluyla ışık yayan bir yarı iletken diyottur. P-n eklemine ileri yönlü bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. Yeniden birleşme sürecinde açığa çıkan enerji, foton (ışık) formunda yayılır. Yayılan ışığın rengi (dalga boyu), aktif bölgede kullanılan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir.

• R6 (AlGaInP):Alüminyum galyum indiyum fosfit, kırmızı, turuncu ve kehribar spektral aralıklarında yüksek verimli LED'ler üretmek için kullanılan bir malzeme sistemidir. Yüksek verimli ışık yayılımı için uygun doğrudan bir bant aralığına sahiptir.
• GH (InGaN):İndiyum galyum nitrit, mavi, yeşil ve beyaz LED'ler için kullanılan bir malzeme sistemidir. İndiyum içeriği değiştirilerek bant aralığı ayarlanabilir. Bu malzeme sisteminde, yüksek verimli yeşil ışık emisyonu ("yeşil boşluk") elde etmek tarihsel bir zorluk olmuştur.

Küçük yarı iletken çiplerden gelen ışık, epoksi veya silikon kapsüller içine alınır. "Beyaz difüz" reçine, fotonların yönünü rastgele hale getirerek geniş ve düzgün bir emisyon modeli oluşturan saçılma parçacıkları içerir. Kapsülleme ayrıca mekanik koruma, elektriksel temas sağlar ve ısı dağılımına yardımcı olur.

13. Sektör Eğilimleri

SMD LED pazarı, küçültme, daha yüksek verimlilik ve daha düşük maliyet ihtiyaçlarının itici gücüyle sürekli gelişmektedir. 18-225A gibi cihazlarla ilgili eğilimler şunları içerir:

• Verimlilik Artışı:Epitaksiyel büyütme ve çip tasarımındaki sürekli iyileştirmeler, daha yüksek ışık yayma verimliliği (watt başına daha fazla ışık çıktısı) sağlayarak daha parlak gösterge ışıkları veya daha düşük güç tüketimi elde edilmesini sağlamaktadır.
• Renk Tutarlılığı İyileştirmesi:Üretim kontrolündeki ilerlemeler ve daha karmaşık binning stratejileri, renk ve parlaklık toleranslarını daha sıkı hale getirmiştir; bu, arka aydınlatma dizileri ve tam renkli ekranlar gibi uygulamalar için çok önemlidir.
• Renk Gamı Genişletmesi:Yeni fosforlar ve dar bantlı yayıcıların (kuantum noktaları gibi) geliştirilmesi, LED'lerin daha doygun renklere sahip olmasını sağlayarak ekranların ulaşabileceği renk uzayını genişletmiştir.
• Entegrasyon:Birden fazla LED çipini (RGB, RGBW), kontrol IC'sini ve hatta pasif bileşenleri tek bir paket modülünde entegre etme eğilimi devam ediyor; bu, nihai ürün montajını basitleştiriyor.
• Güvenilirlik Odaklı:LED'lerin otomotiv, endüstriyel ve tıbbi pazarlara nüfuz etmesiyle birlikte, uzun vadeli güvenilirlik verileri, hata modu analizleri ve zorlu çevre koşullarında (yüksek sıcaklık, yüksek nem, termal döngü) sertifikasyonlara artan bir önem verilmektedir.

Daha yeni ve daha küçük paket formları (örneğin 0201, 01005) mevcut olsa da, 3.2x1.6mm'lik PCB alanı, boyut, parlaklık, kullanım kolaylığı ve termal performans arasında iyi bir denge sunarak, genel gösterge ışıkları ve arka aydınlatma uygulamalarında popüler ve güvenilir bir dayanak noktası olmaya devam etmektedir.