SMD LED 17-215/S2C-AQ1R2B/3T Veri Sayfası - Parlak Turuncu - 2.0x1.25x0.8mm - Maks. 2.35V - 60mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, 17-215/S2C-AQ1R2B/3T yüzey montaj cihaz (SMD) ışık yayan diyot (LED) için tam teknik özellikleri sağlar. Bu bileşen, su berraklığında reçine içine kapsüllenmiş AlGaInP yarı iletken malzeme kullanılarak üretilen, parlak turuncu ışık yayan tek renkli bir tiptir. Temel tasarım avantajı, baskılı devre kartı (PCB) boyutunda önemli azalmalar sağlayan, daha yüksek bileşen yoğunluğuna izin veren, gerekli depolama alanını en aza indiren ve nihayetinde daha küçük son kullanıcı ekipmanlarının geliştirilmesine katkıda bulunan kompakt form faktörüdür. Paketin hafif yapısı, ayrıca onu minyatür ve alan kısıtlı uygulamalar için ideal bir seçim haline getirir.

1.1 Temel Özellikler ve Uyumluluk

LED, standart otomatik yerleştirme montaj ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için 7 inç çapında makaralara sarılmış 8mm şerit üzerinde tedarik edilir. Hem kızılötesi hem de buhar fazı reflow lehimleme işlemleriyle kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve modern üretim hatlarına entegrasyonu kolaylaştırır. Ürün, kurşunsuz bir bileşen olarak üretilir ve Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) direktifine uyumludur. Ayrıca AB REACH düzenlemelerine uyar ve halojensiz gereksinimleri karşılar; brom (Br) ve klor (Cl) içeriği her biri 900 ppm'in altında ve toplamları 1500 ppm'in altındadır.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu LED, çeşitli gösterge ve arka aydınlatma işlevleri için uygundur. Yaygın uygulama alanları arasında otomotiv gösterge panelleri ve anahtarlar için arka aydınlatma, telefon ve faks makineleri gibi telekomünikasyon cihazlarında durum göstergeleri ve tuş takımı arka aydınlatması, sıvı kristal ekranlar (LCD'ler) için düz arka aydınlatma üniteleri ve parlak turuncu bir sinyalin gerekli olduğu genel amaçlı gösterge kullanımı yer alır.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorumlama

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu değerler, 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir ve hiçbir çalışma koşulunda aşılmamalıdır. Maksimum ters voltaj (VR) 5V'dur. Maksimum sürekli ileri akım (IF) 25 mA'dır. Darbe çalışması için, 1 kHz'de %10 görev döngüsü altında 60 mA'lik bir tepe ileri akım (IFP) kabul edilebilir. Maksimum güç dağılımı (Pd) 60 mW'dır. Cihaz, İnsan Vücudu Modeli (HBM) başına 2000V'luk bir elektrostatik deşarja (ESD) dayanabilir. Çalışma sıcaklığı aralığı (Topr) -40°C ila +85°C arasındadır, depolama sıcaklığı aralığı (Tstg) ise biraz daha geniş olup -40°C ila +90°C arasındadır. Lehimleme için, bileşen, tepe sıcaklığı 260°C olan reflow profillerine 10 saniyeye kadar veya her terminal için maksimum 3 saniye 350°C uç sıcaklığında el lehimine dayanabilir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Elektro-optik karakteristikler, Ta=25°C ve IF=20 mA standart test akımında ölçülen temel performans parametreleridir. Işık şiddeti (Iv) tipik bir aralığa sahiptir ve sınıflandırma sistemi tarafından tanımlanan belirli minimum ve maksimum değerler vardır. Işık şiddetinin eksenel değerin yarısı olduğu görüş açısı (2θ1/2) tipik olarak 130 derecedir ve geniş bir yayılım deseni sağlar. Işık çıkışı, spektral özellikleri ile karakterize edilir: tepe dalga boyu (λp) tipik olarak 611 nm'dir, baskın dalga boyu (λd) ise sınıfa bağlı olarak 600.5 nm ile 612.5 nm arasında değişir. Spektral bant genişliği (Δλ) tipik olarak 17 nm'dir. Elektriksel karakteristik, 1.75V ila 2.35V arasında değişen ileri voltaj (VF) ile tanımlanır. 5V'luk bir ters voltaj uygulandığında ters akım (IR) 10 μA veya daha az olarak garanti edilir; cihazın ters öngerilimde çalışması için tasarlanmadığı not edilmelidir.

2.3 Termal Hususlar

Ayrı bir bölümde açıkça detaylandırılmamış olsa da, termal yönetim özelliklerde örtük olarak bulunur. 60 mW'lık maksimum güç dağılımı ve +85°C'ye kadar olan çalışma sıcaklığı aralığı, termal çalışma penceresini tanımlar. Tasarımcılar, jonksiyon sıcaklığının maksimum limitini aşmamasını sağlamalıdır; bu sıcaklık PCB düzeni, bakır alanı ve ortam koşullarından etkilenir. PCB pedleri üzerinden uygun ısı emilimi, uzun vadeli güvenilirliği korumak ve ışık çıkışı bozulmasını önlemek için esastır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Ürün, bir üretim partisi içinde tutarlılık sağlamak ve tasarımcıların belirli tolerans gereksinimlerine uyan bileşenleri seçmelerine izin vermek için üç temel parametreye göre sınıflara ayrılır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Işık şiddeti dört sınıf koduna ayrılır: Q1, Q2, R1 ve R2. Q1 sınıfı, 72.00 mcd ila 90.00 mcd arasındaki şiddetleri kapsar. Q2, 90.00 mcd ila 112.00 mcd aralığındadır. R1, 112.00 mcd ila 140.00 mcd arasını kapsar. En yüksek çıkış sınıfı olan R2, 140.00 mcd ila 180.00 mcd arasındaki LED'leri içerir. Her sınıf içinde ±%11'lik bir tolerans uygulanır.

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Algılanan renkle ilişkili olan baskın dalga boyu, dört koda ayrılır: D8, D9, D10 ve D11. D8, 600.50 nm ila 603.50 nm'yi kapsar. D9, 603.50 nm ila 606.50 nm'yi kapsar. D10, 606.50 nm ila 609.50 nm'yi kapsar. D11, 609.50 nm ila 612.50 nm'yi kapsar. Her sınıf içinde ±1 nm'lik sıkı bir tolerans korunur.

3.3 İleri Voltaj Sınıflandırması

İleri voltaj, akım regülasyonu tasarımına yardımcı olmak için üç sınıfa ayrılır. Sınıf 0, 1.75V ila 1.95V'yi kapsar. Sınıf 1, 1.95V ila 2.15V'yi kapsar. Sınıf 2, 2.15V ila 2.35V'yi kapsar. Her sınıf için ±0.1V'luk bir tolerans belirtilmiştir.

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 tipik olarak ileri akım (IF) ve ileri voltaj (VF) arasındaki ilişkiyi (diyodun üstel IV karakteristiğini) gösterir. Başka bir kritik eğri, ışık çıkışının akımla maksimum değere kadar nasıl arttığını gösteren, ileri akımın bir fonksiyonu olarak bağıl ışık şiddetini tasvir eder. Üçüncü önemli bir grafik, tipik olarak sıcaklık arttıkça çıkışta bir azalma gösteren, ortam sıcaklığına bağlı olarak ışık şiddetindeki değişimi gösterir. Son olarak, bir spektral dağılım grafiği, 611 nm tepe noktası etrafında merkezlenmiş, 17 nm bant genişliği açıkça görülebilen, dalga boyunun bir fonksiyonu olarak bağıl ışıma gücünü gösterir. Bu eğriler, tasarımcıların standart olmayan test koşulları altındaki performansı tahmin etmesi için esastır.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

LED standart bir SMD paketinde bulunur. Aksi belirtilmedikçe genel toleransı ±0.1mm olan temel boyutlar (milimetre cinsinden) aşağıdaki gibidir: Toplam paket uzunluğu 2.0 mm'dir. Genişlik 1.25 mm'dir. Yükseklik 0.8 mm'dir. Katot tanımlayıcısı tipik olarak paket üzerinde bir çentik veya yeşil bir işarettir. Detaylı çizim, uygun lehimleme ve mekanik stabiliteyi sağlamak için pad aralıklarını (örn., pad merkezleri arasında 1.5 mm) ve land pattern önerilerini içerir.

5.2 Polarite Tanımlama

Doğru polarite çalışma için kritiktir. Paket, katot terminalini tanımlamak için pahlı köşe veya renkli nokta gibi görsel bir işaret içerir. Tasarımcılar, bu işareti PCB düzenindeki karşılık gelen katot pad'i ile hizalamalıdır; aksi takdirde ters bağlantı, maksimum ters voltaj aşılırsa anında arızaya veya performans düşüşüne yol açabilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz reflow lehimleme için belirli bir sıcaklık profili takip edilmelidir. Ön ısıtma bölgesi, ortam sıcaklığından 60 ila 120 saniye içinde 150°C ile 200°C arasına çıkmalıdır. Kritik reflow bölgesi, sıcaklığın 60 ila 150 saniye boyunca 217°C'nin (tipik kurşunsuz lehimin erime noktası) üzerinde olmasını gerektirir; tepe sıcaklığı 10 saniyeden fazla 260°C'yi aşmamalıdır. Tepe noktaya maksimum ısınma hızı saniyede 6°C olmalı ve 255°C üzerindeki süre maksimum 30 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Soğuma hızı saniyede 3°C'yi geçmemelidir. Aynı bileşen üzerinde reflow lehimleme işlemi ikiden fazla yapılmamalıdır.

6.2 El Lehimleme Talimatları

El lehimleme gerekliyse, aşırı dikkat gereklidir. Lehimleme havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalıdır. Her terminal için temas süresi 3 saniye veya daha az ile sınırlandırılmalıdır. Lehimleme havya gücü 25W veya daha az olmalıdır. Aşırı ısı birikimini önlemek için iki terminalin lehimlenmesi arasında en az 2 saniyelik bir aralık bırakılmalıdır. Herhangi bir onarım işi için mekanik stresi önlemek ve her iki terminali aynı anda ısıtmak için çift uçlu bir lehimleme havya kullanılması şiddetle tavsiye edilir.

6.3 Depolama ve Nem Hassasiyeti

Bu bileşen neme karşı hassastır. Nem geçirmez torba, parçalar kullanıma hazır olana kadar açılmamalıdır. Açıldıktan sonra kullanılmayan LED'ler, 30°C veya daha düşük ve %60 bağıl nem (RH) veya daha düşük bir ortamda saklanmalıdır. Torba açıldıktan sonraki "zemin ömrü" 168 saattir (7 gün). Bu süre aşılırsa veya nem göstergesi (silika jel) rengini değiştirdiyse, bileşenler kullanımdan önce 60°C ±5°C'de 24 saat boyunca pişirilerek (baking) emilen nem uzaklaştırılmalı ve reflow sırasında "patlamış mısır" (popcorning) etkisi önlenmelidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Makara ve Şerit Özellikleri

LED'ler, 8 mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit içinde paketlenir. Şerit, standart 7 inç (178 mm) çapında bir makaraya sarılır. Her makara 3000 adet içerir. Makara için göbek çapı ve flanş genişliği dahil detaylı boyutlar ile taşıyıcı şerit ceplerinin ve kapak bandının kesin boyutları sağlanır.

7.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi, izlenebilirlik ve tanımlama için kritik bilgileri içerir: CPN (Müşteri Ürün Numarası), P/N (Üretici Ürün Numarası, örn., 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (Paketleme Miktarı), CAT (Işık Şiddeti Derecesi/Sınıfı), HUE (Kromatik Koordinatlar & Baskın Dalga Boyu Derecesi/Sınıfı), REF (İleri Voltaj Derecesi/Sınıfı) ve LOT No (İzlenebilirlik için Üretim Parti Numarası).

7.3 Neme Dayanıklı Paketleme

Makara, bir nem alıcı paket ve bir nem göstergesi kartı ile birlikte alüminyum laminat nem geçirmez bir torba içinde mühürlenir. Bu paketleme, bileşenlerin nakliye ve depolama sırasında kullanım noktasına kadar kuru kalmasını sağlar.

8. Uygulama Tasarım Önerileri

8.1 Akım Sınırlama ve Koruma

Güvenli çalışma için harici bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur. LED'in ileri voltajı negatif bir sıcaklık katsayısına ve bir üretim toleransına sahiptir. Besleme voltajındaki hafif bir artış veya VF'deki bir düşüş, ileri akımda büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir artışa neden olabilir. Direnç değeri, besleme voltajı (Vs), istenen akımdaki maksimum ileri voltaj (sınıftan VF_max) ve hedef ileri akım (IF, sürekli 25 mA'yi aşmamalı) temel alınarak hesaplanmalıdır. Formül R = (Vs - VF) / IF şeklindedir. Hesaplama için minimum VF kullanmak, en kötü durum koşullarında akımın limiti aşmamasını sağlar.

8.2 PCB Düzeni Hususları

PCB land pattern'i, uygun lehim fileto oluşumunu ve mekanik mukavemeti sağlamak için önerilen ayak iziyle eşleşmelidir. Termal pedlere (varsa) veya anot/katot izlerine bağlı yeterli bakır alan, ısının dağılmasına yardımcı olur. LED'i diğer önemli ısı kaynaklarının yakınına yerleştirmekten kaçının. PCB ipek baskısındaki polarite işaretinin paket işaretiyle açıkça eşleştiğinden emin olun.

8.3 Uygulama Kısıtlamaları

Bu standart ticari sınıf LED, arızanın ciddi yaralanma veya kayba yol açabileceği yüksek güvenilirlik uygulamaları için özel olarak tasarlanmamış veya nitelendirilmemiştir. Bu, askeri ve havacılık sistemleri, otomotiv güvenlik sistemleri (örn., hava yastıkları, frenleme) ve yaşam destek tıbbi ekipmanlarını içerir ancak bunlarla sınırlı değildir. Bu tür uygulamalar için uygun otomotiv veya tıbbi niteliklere sahip bileşenler tedarik edilmelidir. Bu belgedeki özellikler, yalnızca cihaz belirtilen mutlak maksimum değerler ve önerilen çalışma koşulları dahilinde kullanıldığında performansı garanti eder.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Geleneksel bacaklı LED'lere kıyasla, bu SMD tipi önemli avantajlar sunar: daha yüksek yoğunluklu düzenlere olanak tanıyan çok daha küçük bir ayak izi, otomatik montaj için uygunluk sayesinde işçilik maliyetlerini düşürme ve lehim bağlantıları üzerinden PCB'ye daha iyi termal bağlantı. SMD turuncu LED segmenti içinde, bu spesifik parça, turuncu/kırmızı renkler için GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla tipik olarak daha yüksek verimlilik ve daha iyi renk saflığı sunan AlGaInP teknolojisinin kullanımıyla farklılaşır. Geniş 130 derecelik görüş açısı, odaklanmış aydınlatma için kullanılan dar açılı LED'lerin aksine, geniş görünürlük gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir. Halojensiz ve RoHS standartlarına uyumu, onu modern çevre düzenlemeleriyle uyumlu kılar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

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

C: Tepe dalga boyu (λp), yayılan optik gücün maksimum olduğu dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd) ise LED çıkışının algılanan rengiyle eşleşen tek renkli ışığın dalga boyudur. Simetrik spektruma sahip LED'ler için genellikle birbirine yakındırlar, ancak λd renk tabanlı uygulamalar için daha alakalıdır.

S: Bu LED'i, tipik VF'sine eşit bir sabit voltaj kaynağı kullanırsam, akım sınırlayıcı direnç olmadan sürebilir miyim?

C: Hayır. Bu son derece tehlikelidir ve muhtemelen LED'i tahrip eder. VF'nin bir toleransı vardır ve sıcaklıkla değişir. Sözde "sabit" bir voltaj kaynağının, akımı aktif olarak sınırlayan bir çıkış empedansına sahip olması gerekir; bu, seri bir direncin yaptığı işlemin aynısıdır.

S: Depolama sıcaklığı aralığı neden çalışma aralığından daha geniştir?

C: Çalışma aralığı, arıza mekanizmalarını hızlandırabilecek aktif elektriksel ve termal stresleri dikkate alır. Depolama aralığı ise yalnızca malzeme stabilitesi ve nem girişinin birincil endişe olduğu pasif bileşenler içindir, bu da biraz daha geniş bir sıcaklık penceresine izin verir.

S: Torbayı açtıktan sonra 7 günlük zemin ömrünü aşarsam ne olur?

C: Bileşen havadan nem emer. Reflow lehimleme sırasında bu nem hızla buharlaşarak iç katman ayrılmasına veya çatlamaya ("patlamış mısır" etkisi) neden olabilir, bu da anında veya gizli arızaya yol açar. Bu nemi uzaklaştırmak için belirtildiği şekilde pişirme (baking) işlemi gereklidir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Düzgün parlaklığa sahip bir durum göstergesi paneli tasarlama.Bir tasarımcı, bir kontrol panelinde 20 adet turuncu göstergeye ihtiyaç duyar. Görsel düzgünlüğü sağlamak için, aynı ışık şiddeti sınıfından (örn., hepsi R1) ve aynı baskın dalga boyu sınıfından (örn., hepsi D10) LED'ler belirtmelidir. 5V besleme kullanmayı planlamaktadır. Sınıf 2'den en kötü durum VF_max değeri olan 2.35V ve 20 mA hedef akım seçilerek, seri direnç değeri R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm olarak hesaplanır. En yakın standart değer 130 Ohm'dur. Dirençte dağılan güç (5V-2.35V)*0.02A = 0.053W'dır, bu nedenle standart 1/8W (0.125W) bir direnç yeterlidir. PCB düzeni önerilen land pattern'i kullanmalı ve tüm LED'ler kart üzerine yerleştirilip tek bir reflow geçişinde lehimlenerek tutarlı bir termal geçmiş sağlanmalıdır.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bu LED'de ışık yayılımı, Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit (AlGaInP) yapılmış bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibine dayanır. Eklemin iç potansiyelini aşan bir ileri voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Orada elektronlar deliklerle yeniden birleşerek enerji açığa çıkarır. AlGaInP gibi doğrudan bant aralıklı bir yarı iletkende, bu enerjinin önemli bir kısmı foton (ışık) olarak salınır. AlGaInP alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler. Parlak turuncu için, bant aralığı yaklaşık 611 nm dalga boyuna sahip fotonlara karşılık gelir. Su berraklığındaki epoksi reçine kapsülü, yarı iletken çipi korur, mekanik destek sağlar ve ışık çıkış huzmesini şekillendirir.

13. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

SMD LED'lerde genel trend, daha yüksek ışık etkinliği (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıkışı), daha sıkı sınıflandırma yoluyla geliştirilmiş renk tutarlılığı ve daha yüksek sıcaklık ve akım koşullarında artan güvenilirliktir. Paketleme, daha iyi termal yönetim için gelişmeye devam etmekte, böylece daha küçük ayak izlerinde daha yüksek sürüş akımlarına izin vermektedir. Ayrıca, tek bir paket platformu içinde daha geniş spektral seçeneklere doğru bir yönelim vardır. Dahası, LED paketlerine dahili kontrol elektroniğinin (örn., sabit akım sürücüleri, PWM denetleyicileri) entegrasyonu, son kullanıcı için devre tasarımını basitleştiren büyüyen bir trenddir. Halojensiz malzemeler ve tehlikeli maddelerin daha da azaltılması gibi çevresel uyumluluk, sektör genelinde kilit bir gelişim itici gücü olmaya devam etmektedir.