SMD LED 27-21/GHC-YR1S2M/3C Veri Sayfası - 2.0x1.25x0.8mm - Maks. 3.95V - 95mW - Parlak Yeşil - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

27-21 SMD LED, yüksek yoğunluklu elektronik montajlar için tasarlanmış kompakt, yüzeye monte bir cihazdır. Temel avantajı, geleneksel kurşun çerçeveli LED'lere kıyasla önemli ölçüde azaltılmış kapladığı alandır; bu da daha küçük baskılı devre kartı (PCB) tasarımlarına, daha yüksek bileşen paketleme yoğunluğuna ve sonuçta daha kompakt son kullanıcı ekipmanlarına olanak tanır. Cihaz hafiftir ve bu özelliğiyle özellikle minyatür ve alan kısıtlı uygulamalar için uygundur.

The core technology utilizes an InGaN (Indium Gallium Nitride) semiconductor chip encapsulated in a water-clear resin, which emits a brilliant green light. It is a mono-color type LED, supplied in a format compatible with standard automated pick-and-place assembly equipment. The product is compliant with major environmental and safety directives, being Pb-free, RoHS compliant, EU REACH compliant, and halogen-free (with Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, and Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

• Küçültme: Daha küçük kart tasarımlarına ve daha yüksek paketleme yoğunluğuna olanak tanır.
• Otomasyona Uygun: Otomatik yerleştirme sistemleriyle uyumluluk için 7 inç çapında makaralarda 8mm şerit içinde paketlenmiştir.
• Sağlam İşlem Uyumluluğu: Hem kızılötesi hem de buhar fazı reflow lehimleme işlemleri için uygundur.
• Çevresel Uyumluluk: Kurşunsuz, RoHS, REACH ve halojensiz standartlara uygundur.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu sınırlarda veya ötesinde çalışma garantisi yoktur.

• Reverse Voltage (V_R): 5 V - Ters yönde uygulanabilecek maksimum voltaj.
• İleri Yön Akımı (I_F): 25 mA - Maksimum sürekli DC ileri yön akımı.
• Tepe İleri Yön Akımı (I_FP): 100 mA - Maksimum palseli ileri akım, görev döngüsü 1/10 ve frekans 1 kHz'de izin verilir.
• Power Dissipation (P_d): 95 mW - Cihazın ortam sıcaklığında (T_a) 25°C.
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V - ESD'ye karşı orta düzeyde hassasiyeti gösterir; uygun kullanım prosedürleri gereklidir.
• Operating Temperature (T_opr): -40°C ila +85°C - Güvenilir çalışma için ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg): -40°C ila +90°C.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): Reflow: Maksimum 10 saniye boyunca 260°C tepe sıcaklığı. El lehimleme: Terminal başına maksimum 3 saniye boyunca 350°C.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler, T_a=25°C ve I_F=20 mA, aksi belirtilmedikçe. Bunlar LED'in optik ve elektriksel performansını tanımlar.

• Işık Şiddeti (I_v): 112 ila 285 mcd (millicandela). Tipik değer belirtilmemiştir, bu da performansın ileride açıklanan sınıflandırma sistemi ile yönetildiğini gösterir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 130 derece (tipik). Bu geniş görüş açısı, çeşitli açılardan görünürlüğün önemli olduğu gösterge ve arka aydınlatma uygulamaları için uygun kılar.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): 518 nm (tipik). Spektral yayılımın en güçlü olduğu dalga boyu.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): 520 ila 535 nm. Bu, LED'in renginin insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): 35 nm (tipik). Yayılan spektrumun maksimum yoğunluğunun yarısındaki genişliği (FWHM).
• İleri Yönlü Voltaj (V_F): 2.75 ila 3.95 V, I_F=20 mA. Bu aralık devre tasarımı, özellikle akım sınırlama direnci hesaplaması için kritik öneme sahiptir.
• Ters Akım (I_R): 50 μA (maks.), V_R=5V.

Önemli Notlar: Veri sayfası, temel parametreler için toleransları belirtir: Işık Şiddeti (±%11), Baskın Dalga Boyu (±1 nm) ve İleri Yönlü Voltaj (±0.1 V). Ayrıca, ters voltaj durumunun yalnızca test amaçlı olduğunu ve LED'in ters öngerilimde çalıştırılmaması gerektiğini açıkça uyarır.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Üretimde tutarlı renk ve parlaklık sağlamak için LED'ler performans gruplarına ayrılır. Bu cihaz üç boyutlu bir gruplandırma sistemi kullanır.

3.1 Işık Şiddeti Gruplandırması

Gruplar, I'de ölçülen minimum ve maksimum ışık şiddeti değerleri ile R1, R2, S1 ve S2 kodlarıyla tanımlanır._F=20 mA.

• R1: 112 - 140 mcd
• R2: 140 - 180 mcd
• S1: 180 - 225 mcd
• S2: 225 - 285 mcd

3.2 Baskın Dalga Boyu Gruplandırma

Kutular, yeşilin tam tonunu kontrol eden X, Y ve Z kodlarıyla tanımlanır.

• X: 520 - 525 nm
• Y: 525 - 530 nm
• Z: 530 - 535 nm

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

Sınıflar, 5, 6, 7 ve 8 kodlarıyla tanımlanır; bu, özellikle birden fazla LED paralel bağlandığında, düzgün akım sürücü devreleri tasarlamak için çok önemlidir.

• 5: 2.75 - 3.05 V
• 6: 3.05 - 3.35 V
• 7: 3.35 - 3.65 V
• 8: 3.65 - 3.95 V

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, standart olmayan koşullar altında cihaz davranışını anlamak için temel olan tipik elektro-optik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Sağlanan metinde belirli grafikler ayrıntılı olarak verilmemiş olsa da, genellikle şunları içerir:

• Ortam Sıcaklığına Karşı Bağıl Işık Şiddeti: Kavşak sıcaklığı yükseldikçe ışık çıkışının nasıl azaldığını gösterir. Bu, yüksek güçlü veya yüksek ortam sıcaklığına sahip uygulamalarda termal yönetim için kritik öneme sahiptir.
• İleri Akıma Karşı Bağıl Işık Şiddeti: Sürücü akımı ile ışık çıkışı arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir. Önerilen akımın üzerinde çalışmak, verimliliğin azalmasına ve hızlanmış bozulmaya yol açar.
• İleri Gerilim ve İleri Akım İlişkisi (I-V Eğrisi): Üstel ilişkiyi gösterir ve akım sınırlayıcı devre ihtiyacını vurgular. Gerilimdeki küçük bir artış, akımda büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir artışa neden olabilir.
• Spektral Dağılım: Göreceli yoğunluğun dalga boyuna karşı çizildiği bir grafik, ~518 nm'deki tepe noktasını ve ~35 nm bant genişliğini göstererek parlak yeşil renk noktasını doğrulamaktadır.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

27-21 SMD LED, kompakt dikdörtgen bir pakete sahiptir. Temel boyutlar (mm cinsinden, belirtilmedikçe genel tolerans ±0.1mm) toplam uzunluk, genişlik ve yüksekliğin yanı sıra pad aralığını ve boyutunu içerir. Bu boyutlar, doğru lehimleme ve hizalama sağlamak için PCB land pattern tasarımında kritik öneme sahiptir. Polarite, paket üzerindeki bir işaretle belirtilir ve bu işaret, PCB footprint'teki karşılık gelen işaretle hizalanmalıdır.

5.2 Polarite Tanımlama

Doğru polarite, cihazın çalışması için esastır. Veri sayfasındaki paket çizimi, genellikle paket üzerinde bir çentik, nokta veya pahlı kenar gibi görsel bir işaretle katot (negatif) ucunu gösterir. PCB ayak izi tasarımı, montaj hatalarını önlemek için bu işareti içermelidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kuralları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Cihaz, kurşunsuz reflow işlemleriyle uyumludur. Termal şok ve hasarı önlemek için önerilen sıcaklık profili çok önemlidir:

• Ön Isıtma: 150–200°C'de 60–120 saniye.
• Time Above Liquidus (TAL): 217°C üzerinde 60–150 saniye.
• Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C, 10 saniyeden fazla tutulmamalıdır.
• Isıtma Hızı: Saniyede Maksimum 6°C.
• 255°C Üzeri Süre: Maksimum 30 saniye.
• Soğutma Hızı: Saniyede maksimum 3°C.

Kritik Kısıtlama: Aynı cihaz üzerinde reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

6.2 El İle Lehimleme

El ile lehimleme gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır:

• Uç sıcaklığı 350°C'den düşük bir lehim havya kullanın.
• Her terminal için temas süresini 3 saniye veya daha az ile sınırlayın.
• Güç derecesi 25W veya daha az olan bir havya kullanın.
• Her bir terminalin lehimlenmesi arasında soğuması için en az 2 saniyelik bir aralık bırakın.

6.3 Depolama ve Nem Duyarlılığı

LED'ler, nem geçirmez bariyer torbalarında, kurutucu ile paketlenmiştir.

• Açmadan Önce: ≤30°C ve ≤%60 Bağıl Nemde Saklayınız.
• Kullanım Ömrü: Nem önleyici torba açıldıktan sonra, bileşenler 168 saat (7 gün) içinde kullanılmalıdır.
• Yeniden Fırınlama: Raf ömrü aşılırsa veya nem alıcı gösterge renk değiştirirse, reflow lehimleme öncesinde 60 ±5°C'de 24 saatlik bir fırınlama gereklidir.

6.4 Tamir ve Yeniden İşleme

Lehimleme sonrası tamir şiddetle tavsiye edilmez. Kaçınılmazsa, lehim bağlantıları üzerindeki mekanik stresi önlemek için her iki terminali aynı anda ısıtabilen özel bir çift uçlu lehim havya kullanılmalıdır. Tamir sırasında LED'e zarar verme potansiyeli yüksektir ve önceden değerlendirilmelidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Özellikleri

Cihaz, otomatik montaj için şerit ve makara formatında tedarik edilir.

• Taşıyıcı Bant Genişliği: 8 mm.
• Makara Çapı: 7 inç.
• Makara Başına Miktar: 3000 adet.
• Nem Hassaslık Seviyesi (MSL): 7 günlük raf ömrü ve pişirme gereksinimleri ile ima edilir, tipik olarak MSL 3'e karşılık gelir.

7.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi, izlenebilirlik ve doğru uygulama için kritik bilgileri içerir:

• P/N: Ürün Numarası (örn., 27-21/GHC-YR1S2M/3C).
• CAT: Işık Şiddeti Derecesi (örn., S2).
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (e.g., Y).
• REF: İleri Yönlü Gerilim Sıralaması (örn., 6).
• LOT No: İzlenebilirlik için Üretim Parti Numarası.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Arka Aydınlatma: Geniş görüş açısı ve tutarlı rengi sayesinde gösterge paneli göstergeleri, anahtar aydınlatması ve LCD'ler ile semboller için düz arka aydınlatmada idealdir.
• Telecommunication Equipment: Telefon ve faks makineleri gibi cihazlarda durum göstergeleri ve tuş takımı arka aydınlatması.
• Genel Amaçlı Gösterge: Kompakt, güvenilir, parlak yeşil bir gösterge gerektiren herhangi bir uygulama.

8.2 Kritik Tasarım Hususları

1. Akım Sınırlama Zorunludur: LED'ler akım kontrollü cihazlardır. LED ile seri olarak her zaman harici bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır. Değer, Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_supply - V_F) / I_F. En yüksek V_F değerini kutu veya veri sayfasından alarak, en kötü durum koşullarında akımın 25 mA'yi aşmadığından emin olun.
2. Termal Yönetim: Güç dağılımı düşük olsa da, düşük bir jonksiyon sıcaklığını korumak uzun vadeli güvenilirlik ve kararlı ışık çıkışı için anahtardır. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum akıma yakın çalışırken yeterli PCB bakır alanı veya termal geçiş delikleri sağlayın.
3. ESD Koruması: Taşıma ve montaj sırasında standart ESD önlemlerini uygulayın. Uygulama ortamı statik deşarja eğilimliyse, hassas hatlara geçici voltaj bastırma (TVS) diyotları veya dirençler eklemeyi düşünün.
4. Tutarlılık için Sınıflandırma: Düzgün bir görünüm gerektiren uygulamalarda (örneğin, çoklu LED dizileri), ışık şiddeti (CAT) ve baskın dalga boyu (HUE) için dar sınıflar belirtin. Aynı üretim partisinden (LOT No.) LED'ler kullanmak tutarlılığı daha da artırır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaştırma

27-21 SMD LED, esas olarak boyut, performans ve güvenilirlik özellikleri arasındaki dengesiyle kendini farklılaştırır.

• vs. Daha Büyük Lead-Frame LED'ler: Ayak izinde ve ağırlıkta önemli bir azalma sunarak, modern mini boyutlu tasarımları mümkün kılar. SMD formatı, daha hızlı ve daha güvenilir otomatik montaja olanak tanır.
• Diğer SMD Yeşillerine Karşı: 130 derecelik görüş açısı, InGaN çipinden gelen parlak yeşil renk ve kapsamlı çevresel uyumluluk (Halojensiz, REACH) kombinasyonu, bu faktörlerin öncelikli olduğu geniş bir tüketici ve endüstriyel uygulama yelpazesi için uygun hale getirir.
• Entegre Uyumluluk: Başlıca küresel düzenlemelere (RoHS, REACH, Halojensiz) önceden uyum sağlanması, entegratörler için sertifikasyon yükünü azaltarak düzenlemeli pazarlarda önemli bir avantaj sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: Akım sınırlama direnci neden kesinlikle gereklidir?
A1: Bir LED'in I-V karakteristiği üsseldir. Tipik değerin üzerindeki küçük bir ileri voltaj artışı, akımda çok büyük bir artışa neden olur ve bu, anında 25 mA Mutlak Maksimum Değerini aşarak cihazı tahrip edebilir. Direnç, akımı stabilize etmek için doğrusal, öngörülebilir bir voltaj düşüşü sağlar.

Q2: Bu LED'i bir direnç olmadan 3.3V besleme ile sürebilir miyim?
A2: Hayır. 3.3V, V_F aralık (2.75-3.95V), gerçek V_F belirli bir LED'in değeri, sınıflandırma yapılmadan bilinmez. 3.3V'luk bir besleme, V_F değeri 3.0V olan bir LED'e doğrudan 3.3V uygulayarak aşırı akıma neden olabilir. Daima bir seri direnç kullanın.

Q3: Torba açıldıktan sonra 7 günlük raf ömrünü aşarsam ne olur?
A3: Plastik paket nem çeker. Yeniden akış lehimleme sırasında bu nem hızla genişleyerek iç katman ayrılmasına veya "patlamış mısır" etkisine neden olur, bu da paketi çatlatır ve arızaya yol açar. 60°C'de 24 saat pişirme, bu emilmiş nemi uzaklaştırır.

Q4: Neden yeniden akış iki döngü ile sınırlıdır?
A4: Her yeniden akış döngüsü, cihazı önemli termal strese maruz bırakır. Birden fazla döngü, iç tel bağlantılarını bozabilir, lehim eklemlerini zayıflatabilir veya yarı iletken çipin kendisine zarar vererek güvenilirliği azaltabilir.

11. Pratik Uygulama Örnek Olay İncelemesi

Senaryo: Bir tüketici elektroniği cihazı için çok göstergeli bir durum paneli tasarlamak.

1. Gereksinim: \"Açık\" ve \"mod aktif\" göstergeleri için 10 adet düzgün parlak yeşil LED.
2. Tasarım Adımları:
   • Devre Tasarımı: 5V besleme mevcuttur. Maksimum V_F 3.95V ve hedef I_F 20 mA kullanarak, R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω hesaplayın. En yakın standart değeri seçin (örn., 56Ω). Gerçek akımı yeniden hesaplayın: I_F = (5V - 3.2V_tip) / 56Ω ≈ 32 mA (çok yüksek). Daha gerçekçi tipik bir V_F 3.2V değeri kullanılarak yeniden hesapla: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω. Bu, V_F=3.95V'de 17.8 mA ile V_F=3.2V). 91Ω veya 100Ω direnç iyi bir seçimdir.
   • PCB Yerleşimi: LED'leri doğru polarite hizalamasıyla yerleştirin. Göstergelere açılı bakılıyorsa, 130 derecelik görüş konisi için yeterli boşluk bırakın.
   • Tedarik: Parlaklık ve renk tutarlılığını tüm 10 gösterge boyunca sağlamak için distribütöre sıkı sepetler belirtin: örn., CAT=S2 (225-285 mcd) ve HUE=Y (525-530 nm). Aynı LOT No.'dan parça talep edilmesi tavsiye edilir.
   • Montaj: Reflow profilini tam olarak takip edin. LED'leri vakumlu paketi açtıktan sonra 7 gün içinde kullanın.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), elektrolüminesans adı verilen bir süreçle elektrik enerjisini doğrudan ışığa dönüştüren yarı iletken cihazlardır. 27-21 LED'in çekirdeği, InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) yarı iletken malzemelerinden yapılmış bir çiptir. Bu yarı iletkenin P-N eklemine ileri yönde bir voltaj uygulandığında, N-tipi malzemeden gelen elektronlar, aktif bölgede P-tipi malzemeden gelen oyuklarla yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme, enerjiyi foton (ışık parçacıkları) formunda salar. Yayılan ışığın belirli dalga boyu (rengi), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. InGaN, maviden yeşile uzanan spektrumdaki ışığa karşılık gelen bir bant aralığına sahiptir. Bu cihazda, bileşim, yaklaşık 518 nm tepe dalga boyunda parlak yeşil ışık üretecek şekilde ayarlanmıştır. Su berraklığındaki epoksi reçine kapsülü, çipi korur ve aynı zamanda bir lens görevi görerek ışık çıktısını belirtilen 130 derecelik görüş açısına göre şekillendirir.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

27-21 LED, katı hal aydınlatmanın daha geniş evrimi içinde olgun ve yaygın olarak benimsenmiş bir teknolojiyi temsil eder. Bu ürün segmentini etkileyen temel trendler şunları içerir:

• Sürekli Minyatürleştirme: Daha küçük, daha ince ve daha fazla özellikle donatılmış elektronik cihazlar için sürülen talep, optik performansı korurken veya iyileştirirken giderek daha küçük LED paketlerinin (örneğin, 0201, 01005 boyutları) geliştirilmesini zorlamaktadır.
• Gelişmiş Verimlilik ve Parlaklık: Epitaksiyel büyütme ve çip tasarımındaki süregelen iyileştirmeler, daha yüksek ışık etkinliğine (birim elektrik girdisi başına daha fazla ışık çıktısı) yol açarak, aynı paket boyutunda daha düşük güç tüketimi veya daha yüksek parlaklık sağlamaktadır.
• Renk Tutarlılığı ve Gelişmiş Sınıflandırma: Ekran ve otomotiv uygulamalarından gelen talepler, büyük dizilerde mükemmel düzgünlük sağlamak için daha sıkı sınıflandırma toleranslarını ve daha sofistike çok parametreli sınıflandırmanın (örneğin, akı, dalga boyu ve ileri voltajı tek bir kodda birleştirme) kullanımını teşvik etmektedir.
• İşlevselliğin Entegrasyonu: Sistem tasarımını basitleştirmek ve PCB alanını azaltmak için kontrol devrelerinin (sabit akım sürücüleri gibi) veya çoklu renk çiplerinin (RGB) tek bir pakete entegre edilmesine yönelik bir eğilim.
• Güvenilirlik ve Sert Ortam Uygunluğu: Yüksek sıcaklıklarda ve yüksek nem altında geliştirilmiş performansa sahip LED'lerin geliştirilmesi, bunların otomotiv, endüstriyel ve açık hava uygulamalarındaki kullanımını genişletiyor. Bu veri sayfasında vurgulanan çevresel uyumluluk (Halojensiz, REACH), küresel düzenleyici eğilimlere doğrudan bir yanıttır.

27-21 standart bir bileşen olmakla birlikte, tasarımı kompakt ve otomatikleştirilebilir bir formatta güvenilirlik, uyumluluk ve performansa yönelik bu endüstri taleplerini yansıtmaktadır.