SMD LED Teknik Veri Sayfası - Kırmızı Dağınık AlInGaP - 120° Görüş Açısı - 2.0V Tipik - 72mW Güç

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, dağınık lens ve AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) ışık kaynağı kullanan, kırmızı ışık yayan bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED'in özelliklerini detaylandırır. Bu LED'ler, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montaj süreçleri için tasarlanmış olup, alanın kısıtlı olduğu ve yüksek hacimli üretimin gerekli olduğu uygulamalar için idealdir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazarlar

Bu bileşenin temel avantajları, modern elektronik üretiminde standart olan otomatik yerleştirme ekipmanları ve kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçleriyle uyumluluğunu içerir. 7 inç çapında makaralara sarılmış 8mm şerit üzerinde paketlenmiştir, bu da verimli işleme ve montajı kolaylaştırır. Cihaz, çevre düzenlemelerine uygun olarak RoHS uyumludur. Hedef uygulamaları, tüketici ve endüstriyel elektroniklerin geniş bir yelpazesini kapsar; telekomünikasyon ekipmanları (örneğin, telsiz ve cep telefonları), ofis otomasyon cihazları (örneğin, dizüstü bilgisayarlar), ağ sistemleri, ev aletleri ve iç mekan işaretleri bunlara dahildir. Genellikle durum göstergesi, sembolik aydınlatma ve ön panel arka aydınlatması için kullanılır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazı bu sınırların ötesinde çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir. Ortam sıcaklığında (Ta) 25°C'deki temel derecelendirmeler şunlardır:

• Güç Dağılımı (Pd):72 mW. Bu, LED paketinin güvenli bir şekilde ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür.
• Sürekli İleri Akım (IF):30 mA DC. Güvenilir çalışma için maksimum kararlı durum akımıdır.
• Tepe İleri Akımı:80 mA, yalnızca darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) izin verilir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +100°C.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Tipik performans, aksi belirtilmedikçe, Ta=25°C ve 20 mA ileri akım (IF) altında ölçülür.

• Işık Şiddeti (Iv):Minimum 90.0 mcd ile maksimum 280.0 mcd arasında değişir. Gerçek değer, sınıf kodu ile belirlenir (Bölüm 3'e bakınız).
• Görüş Açısı (2θ½):120 derece (tipik). Dağınık lensin karakteristiği olan bu geniş görüş açısı, ışığın yüksek derecede yönlü olmak yerine geniş bir alana yayılmasını sağlar.
• Baskın Dalga Boyu (λd):631 nm (tipik), ±1 nm toleransla. Bu parametre, algılanan rengi (kırmızı) tanımlar. Tepe emisyon dalga boyu (λp) tipik olarak 639 nm'dir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):Yaklaşık 15 nm, kırmızı ışığın spektral saflığını gösterir.
• İleri Voltaj (VF):2.0 V (tipik), 20 mA'de maksimum 2.4 V. Tolerans ±0.1 V'dir.
• Ters Akım (IR):5V ters voltajda (VR) maksimum 10 µA. Bu cihazın ters öngerilim altında çalışması için tasarlanmadığını not etmek kritiktir; bu test koşulu yalnızca karakterizasyon içindir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretim partileri arasında parlaklık tutarlılığını sağlamak için, LED'ler 20 mA'de ölçülen ışık şiddetlerine göre sınıflara ayrılır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Sınıf kodları ve karşılık gelen şiddet aralıkları aşağıdaki gibidir. Her sınıf içindeki tolerans ±%11'dir.

• Q2:90.0 – 112.0 mcd
• R1:112.0 – 140.0 mcd
• R2:140.0 – 180.0 mcd
• S1:180.0 – 224.0 mcd
• S2:224.0 – 280.0 mcd

Bu sistem, tasarımcıların belirli uygulamaları için performans ve maliyet dengesini gözeterek uygun parlaklık sınıfını seçmelerine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasında belirli grafiksel verilere atıfta bulunulurken, tipik ilişkiler şu şekilde tanımlanabilir:

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

AlInGaP malzemesi, ileri voltajın akımla logaritmik olarak arttığı karakteristik bir I-V eğrisi sergiler. 20mA'deki tipik 2.0V Vf değeri, sürücü devre tasarımı için kilit bir parametredir.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Işık çıkışı (ışık şiddeti), önerilen çalışma aralığı içinde ileri akımla yaklaşık olarak orantılıdır. Maksimum DC akımın aşılması, ışıkta orantılı artış sağlamaz ve cihaza zarar verme riski taşır.

4.3 Spektral Dağılım

Emisyon spektrumu, tipik yarı genişliği 15 nm olan 631 nm (baskın dalga boyu) civarında merkezlenir ve doygun bir kırmızı renk üretir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Polarite

Cihaz, standart bir EIA paket ayak izine uyar. Detaylı boyut çizimleri veri sayfasında sağlanmış olup, tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve genel tolerans ±0.2 mm'dir. Katot tipik olarak paket üzerindeki bir işaretleme veya şerit üzerindeki belirli bir pad geometrisi ile tanımlanır. Uygun lehim bağlantısı oluşumu ve mekanik stabiliteyi sağlamak için kızılötesi veya buhar fazı reflow lehimleme için önerilen PCB bağlantı pad düzeni de belirtilmiştir.

5.2 Şerit ve Makara Paketleme

LED'ler, koruyucu kapak şeridi ile birlikte kabartmalı taşıyıcı şeritte tedarik edilir ve 7 inç (178 mm) çapında makaralara sarılır. Her makarada 2000 adet bulunur. Paketleme ANSI/EIA 481 spesifikasyonlarını takip eder. Önemli notlar şunları içerir: boş bileşen yuvaları kapatılır ve makara başına maksimum iki ardışık eksik bileşene ("lamba") izin verilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 IR Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb-free) işlemler için J-STD-020B'ye uygun önerilen bir sıcaklık profili sağlanmıştır. Kritik parametreler şunlardır:

• Ön Isıtma:150°C ila 200°C.
• Ön Isıtma Süresi:Maksimum 120 saniye.
• Tepe Sıcaklığı:Maksimum 260°C.
• Sıvı Faz Üzerinde Kalma Süresi:Lehim pastası üreticisi spesifikasyonlarına ve JEDEC kılavuzlarına uyulması önerilir.

Kart tasarımı, bileşen yoğunluğu ve fırın özellikleri değişiklik gösterdiğinden, bu profil genel bir hedef olarak kullanılmalı ve belirli montaj hattı için ince ayar yapılmalıdır.

6.2 Manuel Lehimleme (Lehim Havyası)

Manuel yeniden işleme gerekliyse, havya ucu sıcaklığı 300°C'yi geçmemeli ve temas süresi lehim bağlantısı başına maksimum 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Yeniden lehimleme yalnızca bir kez yapılmalıdır.

7. Depolama ve Kullanım Uyarıları

7.1 Depolama Koşulları

• Kapalı Paket:≤ 30°C ve ≤ %70 Bağıl Nem (RH) koşullarında depolayın. Orijinal nem geçirmez torbada nem alıcı ile birlikte depolandığında raf ömrü bir yıldır.
• Açılmış Paket:Ortam havasına maruz kalan bileşenler ≤ 30°C ve ≤ %60 RH koşullarında depolanmalıdır. Torbanın açılmasından sonraki 168 saat (7 gün) içinde IR reflow işleminin tamamlanması şiddetle tavsiye edilir.
• Uzatılmış Depolama (Torbadan Çıkarılmış):168 saatten uzun depolama için, bileşenleri nem alıcılı kapalı bir kapta veya nitrojen desikatöründe saklayın. Torbadan çıkarıldıktan sonra 168 saatten fazla depolanan bileşenler, lehimlemeden önce emilen nemi gidermek ve reflow sırasında "patlamayı" önlemek için yaklaşık 60°C'de en az 48 saat boyunca kurutma gerektirir.

7.2 Temizleme

Lehimleme sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca izopropil alkol (IPA) veya etil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanın. LED'i normal oda sıcaklığında bir dakikadan daha kısa süreyle daldırın. Belirtilmemiş kimyasal temizleyicileri kullanmayın, çünkü bunlar epoksi lensi veya paketi hasara uğratabilir.

8. Uygulama Tasarımı Dikkat Edilecek Hususlar

8.1 Sürücü Devre Tasarımı

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Birden fazla LED'i sürerken tekdüze parlaklık sağlamak için, her LED ile seri olarak bir akım sınırlayıcı direnç kullanmak esastır. LED'leri bireysel dirençler olmadan doğrudan paralel bağlamak önerilmez, çünkü cihazlar arasındaki ileri voltaj (Vf) farklılıkları önemli akım dengesizliğine neden olabilir, bu da düzensiz parlaklığa ve bazı LED'lerde aşırı akım riskine yol açar. Veri sayfası, her LED için seri bir direnç içeren önerilen devreyi (Devre A) gösterir.

8.2 Termal Yönetim

Güç dağılımı nispeten düşük (72 mW) olsa da, LED eklem sıcaklığını belirtilen aralıkta tutmak, uzun vadeli güvenilirlik ve kararlı ışık çıkışı için çok önemlidir. LED, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında, maksimum akım derecesinde veya yakınında çalıştırılıyorsa, yeterli PCB bakır alanı veya termal viyaların kullanıldığından emin olun.

8.3 Uygulama Kapsamı ve Sınırlamalar

Bu bileşen, standart elektronik ekipmanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Havacılık, ulaşım kontrolü, tıbbi yaşam destek sistemleri veya güvenlik cihazları gibi yüksek güvenilirliğin güvenlik açısından kritik olduğu uygulamalar için tasarlanmamış veya nitelendirilmemiştir. Bu tür uygulamalar için, üretici ile özel olarak nitelendirilmiş bileşenler konusunda istişare zorunludur.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Eski LED teknolojileriyle karşılaştırıldığında, AlInGaP LED'ler kırmızı ve kehribar renkleri için daha yüksek verimlilik ve daha iyi renk doygunluğu sunar. Dağınık lens paketi, odaklanmış ışınlar için kullanılan dar açılı LED'lerin aksine, geniş alan aydınlatması veya birden fazla açıdan görünürlük gerektiren uygulamalar için avantajlı olan geniş 120 derecelik bir görüş açısı sağlar. Standart IR reflow süreçleriyle uyumluluğu, onu manuel lehimleme veya dalga lehimleme gerektiren LED'lerden ayırarak, uygun maliyetli, yüksek hızlı montajı mümkün kılar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 5V besleme için hangi direnç değerini kullanmalıyım?

Ohm Kanunu'nu (R = (V_besleme - Vf_LED) / I_LED) kullanarak ve tipik Vf=2.0V ve istenen akım=20 mA varsayarak: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ohm. Standart bir 150 Ω direnç uygun olacaktır. En kötü durum koşullarında akımın maksimum dereceyi aşmamasını sağlamak için her zaman mümkün olan maksimum Vf (2.4V) kullanarak hesaplama yapın.

10.2 Daha parlak flaşlar için bu LED'i daha yüksek akımlarda darbelemem mümkün mü?

Evet, veri sayfası, darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) 80 mA'lik bir tepe ileri akım belirtir. Bu, strobe veya gösterge uygulamaları için daha yüksek anlık parlaklık elde etmek için kullanılabilir, ancak zaman içindeki ortalama akım, güç dağılımının 72 mW'ı aşmasına neden olmamalıdır.

10.3 Siparişimdeki sınıf kodunu nasıl yorumlamalıyım?

Sınıf kodu (örneğin, R2, S1), ışık şiddeti aralığına karşılık gelir. Sipariş verirken bir sınıf kodu belirtmek, ürününüzün görünümünde tutarlılık için önemli olan, o belirli aralıkta parlaklığa sahip LED'ler almanızı sağlar.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

11.1 Durum Göstergesi Paneli Tasarımı

Birden fazla durum LED'ine sahip bir yönlendirici düşünün. Bu SMD LED kullanılarak, tasarımcı şunları yapar:

1. Gerekli görünürlüğe bağlı olarak uygun parlaklık sınıfını seçer (örneğin, orta parlaklık için R2).
2. Önerilen pad boyutlarını kullanarak PCB düzenini tasarlar, böylece uygun lehimleme ve hizalama sağlanır.
3. Her LED için, sistemin besleme voltajına (örneğin, 3.3V veya 5V) dayalı olarak seri bir akım sınırlayıcı direnç hesaplar ve yerleştirir.
4. Montaj sırasında önerilen IR reflow profilini takip eder.
5. Montaj kartının temizlenmesi gerekiyorsa, yalnızca izopropil alkol kullanır.

Bu yaklaşım, güvenilir, tekdüze ve uzun ömürlü gösterge ışıkları sağlar.

12. Çalışma Prensibi

Bu LED, AlInGaP yarı iletken malzemesine dayanır. Diyotun açılma eşiğini aşan bir ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletkenin aktif bölgesinde yeniden birleşir ve enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. AlInGaP katmanlarının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler, bu da yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) tanımlar - bu durumda, yaklaşık 631 nm'de kırmızı. Dağınık epoksi lens, yayılan fotonların yönünü rastgele hale getiren saçılma parçacıkları içerir, böylece dar bir ışın yerine geniş, tekdüze bir görüş açısı oluşturur.

13. Teknoloji Trendleri

SMD LED teknolojisindeki genel eğilim, daha yüksek ışık etkinliği (elektriksel girişin watt başına daha fazla ışık çıkışı), gelişmiş renksel geriverim ve daha yüksek yoğunluklu tasarımlara olanak tanıyan daha küçük paket boyutlarına doğru devam etmektedir. Ayrıca, daha yüksek sıcaklık ve akım çalışma koşullarında güvenilirliği artırmaya odaklanılmaktadır. Bu bileşende görüldüğü gibi, kurşunsuz lehimleme ve RoHS uyumluluğunun yaygın benimsenmesi, küresel elektronik üretiminde standart bir gereklilik olmaya devam etmektedir.