SMD LED LTST-E142KGKEKT Veri Sayfası - 2.0x1.25x0.8mm Paket - 1.7-2.5V Gerilim - 75mW Güç - Yeşil/Kırmızı Çift Renk - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, LTST-E142KGKEKT yüzey montaj cihazı (SMD) ışık yayan diyotunun (LED) özelliklerini detaylandırır. Bu bileşen, tek bir kompakt paket içinde iki farklı LED çipini entegre eder: biri yeşil, diğeri kırmızı ışık yayar. Temel tasarım amacı, modern elektronik montajlarda durum göstergesi, arka aydınlatma ve sembolik aydınlatma için güvenilir, yerden tasarruflu bir çözüm sunmaktır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Cihaz, otomatik montaj süreçleri için tasarlanmıştır ve kızılötesi reflow lehimleme ve standart pick-and-place ekipmanları ile uyumludur. Minyatür boyutu, kart alanının kısıtlı olduğu uygulamalar için uygundur. Başlıca hedef pazarlar arasında telekomünikasyon altyapısı (örn., ağ anahtarları, yönlendiriciler), tüketici elektroniği (dizüstü bilgisayarlar, mobil cihazlar), ofis otomasyon ekipmanları, ev aletleri ve endüstriyel kontrol panelleri bulunur. Temel işlevi, görsel durum veya sinyal göstergesi olarak hizmet etmektir.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

Aşağıdaki bölümler, cihazın standart test koşullarında (Ta=25°C) çalışma sınırlarının ve performans özelliklerinin detaylı bir dökümünü sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez. Hem yeşil hem de kırmızı çipler için: maksimum sürekli DC ileri akım 30 mA'dır; tepe ileri akım (darbe koşullarında: 1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) 80 mA'dır; ve maksimum güç dağılımı 75 mW'dır. Cihaz, -40°C ila +100°C arasında çalışma ve depolama sıcaklığı aralığına sahiptir.

2.2 Termal Özellikler

Termal yönetim, LED ömrü ve performans stabilitesi için kritiktir. Her iki çip için izin verilen maksimum eklem sıcaklığı (Tj) 115°C'dir. Eklemden ortam ortamına tipik termal direnç (Rθja) 155 °C/W'dır. Bu parametre, paketin ısıyı ne kadar etkili dağıtabildiğini gösterir; daha düşük bir değer tercih edilir. Maksimum eklem sıcaklığının aşılması, lümen azalmasını hızlandırır ve felaket arızasına yol açabilir.

2.3 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, 20 mA'lık standart bir test akımında ölçülür. Yeşil çip için ışık şiddeti (Iv) minimum 56 mcd'den maksimum 180 mcd'ye kadar değişir. Kırmızı çip için bu aralık 140 mcd'den 420 mcd'ye kadardır. Şiddetin eksenel değerinin yarısına düştüğü tam açı olarak tanımlanan görüş açısı (2θ1/2), tipik olarak 120 derecedir, bu da geniş bir yayılım modelini gösterir.

Algılanan rengi tanımlayan baskın dalga boyu (λd), yeşil çip için 564 nm ile 576 nm arasında, kırmızı çip için ise 616 nm ile 626 nm arasında belirtilmiştir. Her iki renk için ileri gerilim (Vf), 20 mA'da 1.7 V ila 2.5 V aralığındadır. Ters akım (Ir), 5V'luk bir ters gerilim (Vr) uygulandığında maksimum 10 µA olarak belirtilmiştir. Cihazın ters öngerilim altında çalışması için tasarlanmadığını not etmek çok önemlidir; bu test koşulu yalnızca bilgi amaçlıdır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde tutarlılığı sağlamak için, LED'ler performans sınıflarına ayrılır. Bu, tasarımcıların belirli parlaklık ve renk gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmesine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti (Iv) Sınıflandırması

Yeşil LED çipleri beş şiddet sınıfına ayrılır: P2 (56-71 mcd), Q1 (71-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd) ve R2 (140-180 mcd). Kırmızı LED çipleri dört sınıfa ayrılır: P (140-185 mcd), Q (185-240 mcd), R (240-315 mcd) ve S (315-420 mcd). Her sınıf içinde ±%11'lik bir tolerans uygulanır.

3.2 Baskın Dalga Boyu (WD) Sınıflandırması

Yeşil LED için baskın dalga boyu sınıfları G1 (564-568 nm), G2 (568-572 nm) ve G3 (572-576 nm) olarak tanımlanır. Her dalga boyu sınıfı için tolerans ±1 nm'dir. Kırmızı LED'in baskın dalga boyu için sınıflandırma bilgisi sağlanan özette açıkça detaylandırılmamıştır, ancak sıkı dalga boyu kontrolünün benzer bir prensibini izler.

4. Performans Eğrisi Analizi

Belgede spesifik grafiksel verilere atıfta bulunulsa da (örn., spektral çıkış için Şekil 1, görüş açısı için Şekil 5), tipik karakteristikler tablo halindeki verilerden çıkarılabilir. İleri akım (If) ve ileri gerilim (Vf) arasındaki ilişki, bir diyot için tipik olan doğrusal değildir. Işık şiddeti, maksimum derecelendirilmiş sınırlara kadar ileri akımla doğru orantılıdır. Performans, eklem sıcaklığı arttıkça düşecektir; bu nedenle, uygulamanın termal tasarımı, cihazın ömrü boyunca belirtilen ışık çıkışını ve renk noktasını korumak için en önemli faktördür.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Pin Ataması

Cihaz, endüstri standardı bir SMD paket şekline uyar. Ana boyutlar arasında yaklaşık 2.0 mm uzunluk ve 1.25 mm genişlikte bir gövde boyutu ve tipik 0.8 mm yükseklik bulunur. Aksi belirtilmedikçe toleranslar ±0.2 mm'dir. Pin ataması doğru çalışma için kritiktir: Pin 2 ve 3 yeşil AlInGaP çipine, Pin 1 ve 4 ise kırmızı AlInGaP çipine atanmıştır. Lens şeffaftır.

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Pedi Düzeni

Güvenilir lehimleme ve uygun mekanik hizalama sağlamak için basılı devre kartı için önerilen bir bağlantı pedi deseni (footprint) sağlanmıştır. Bu tasarıma uymak, tombstoning'i en aza indirir ve LED paketinden PCB'ye optimal ısı transferini sağlar.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 IR Reflow Lehimleme Koşulları

Cihaz, kurşunsuz (Pb-free) lehim işlemleri ile uyumludur. J-STD-020B standardına uygun, önerilen bir kızılötesi (IR) reflow profili sağlanmıştır. Ana parametreler arasında 150-200°C ön ısıtma sıcaklığı, 260°C'yi aşmayan tepe gövde sıcaklığı ve spesifik kart montajına göre ayarlanmış sıvılaşma üzeri süre (TAL) bulunur. Tepe sıcaklıktaki toplam lehimleme süresi maksimum 10 saniye ile sınırlandırılmalı ve reflow işlemi maksimum iki kez yapılmalıdır.

6.2 Depolama ve Taşıma

LED'ler nem hassasiyetine sahiptir. Orijinal hava geçirmez nem önleyici torbada nem alıcı ile saklandığında, ≤30°C ve ≤%70 RH koşullarında tutulmalı ve bir yıl içinde kullanılmalıdır. Torba açıldıktan sonra, "zemin ömrü" 30°C ve %60 RH'yi aşmayan koşullarda 168 saattir (7 gün) (JEDEC Seviye 3). Bu süreyi aşan bir maruziyet durumunda, reflow sırasında popcorn çatlamasını önlemek için lehimlemeden önce yaklaşık 60°C'de en az 48 saat pişirme gereklidir.

6.3 Temizleme

Lehimleme sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca etil alkol veya izopropil alkol gibi belirtilen alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. LED'ler normal sıcaklıkta bir dakikadan az süreyle daldırılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasal temizleyiciler, paket epoksisini veya lensi hasara uğratabilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Cihazlar, otomatik montaj için paketlenmiş olarak tedarik edilir. 8mm genişliğinde taşıyıcı bant üzerine monte edilir ve 7 inç (178 mm) çapında makaralara sarılır. Her tam makara 4000 adet içerir. Bant, bileşenleri korumak için bir kapak bandı ile kapatılır. Paketleme, ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygundur.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu çift renkli LED, çok durumlu gösterge gerektiren uygulamalar için idealdir. Örneğin, "güç açık/hazır" için yeşil, "arıza/bekleme" için kırmızı veya belirli bir mod için her ikisini birden gösterebilir. Yaygın kullanımlar arasında ağ ekipmanları, güç kaynakları ve tüketici elektroniği üzerindeki durum göstergeleri; ön panel yazıları veya düğmeler için arka aydınlatma; ve düşük seviyeli sinyal aydınlatmaları bulunur.

8.2 Tasarım Hususları

Akım Sınırlama:Maksimum ileri akımı aşmayı önlemek için her LED çipi için harici bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur. Direnç değeri, besleme gerilimi (Vs), istenen akımdaki LED'in ileri gerilimi (Vf) ve hedef akım (If) temel alınarak hesaplanır: R = (Vs - Vf) / If. Muhafazakar bir tasarım için daima veri sayfasındaki maksimum Vf değerini kullanın.
Termal Tasarım:Özellikle maksimum değerlere yakın çalışılıyorsa, ısıyı dağıtmaya yardımcı olmak için LED pedlerine bağlı yeterli PCB bakır alanı (termal rahatlama) sağlayın.
ESD Koruması:Açıkça belirtilmemiş olsa da, montaj sırasında standart ESD taşıma önlemlerine uyulmalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu bileşenin temel farklılaştırıcısı, iki farklı tek renkli LED çipinin (her iki renk için de AlInGaP) tek bir minyatür SMD paketinde entegre edilmesidir. AlInGaP teknolojisi, eski teknolojilere kıyasla kırmızı ve kehribar/yeşil tonlar için yüksek ışık verimliliği ve iyi renk doygunluğu sunar. 120 derecelik görüş açısı, ön panel uygulamalarına uygun geniş bir yayılım modeli sağlar. Çift çip tasarımı, iki ayrı tek renkli LED kullanmaya kıyasla kart alanından tasarruf sağlar ve montajı basitleştirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Yeşil ve kırmızı LED'leri aynı anda tam 20mA'larında sürebilir miyim?
C: Evet, ancak toplam güç dağılımını dikkate almalısınız. 20mA'da, her biri için tipik Vf'yi 2.1V varsayarsak, toplam güç (2.1V * 0.02A)*2 = 84 mW olur. Bu, her çip için mutlak maksimum güç dağılımı olan 75 mW'ı aşar (ancak not, derecelendirme çip başına, paket toplamı için değildir; termal bağlantı dikkate alınmalıdır). Termal sınırlar içinde kalmak için akımı düşürmek veya darbe çalışması kullanmak daha güvenlidir.

S: Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?
C: Tepe dalga boyu (λp), LED'in spektral güç dağılım eğrisindeki en yüksek noktadaki dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd), CIE renklilik diyagramından türetilir ve LED ile aynı renkte görünecek tek renkli bir ışığın tek dalga boyunu temsil eder. λd, algılanan renk için daha alakalıdır.

S: Ters çalıştırmamam gerekiyorsa, ters akım spesifikasyonu neden önemli?
C: Ters akım testi (tipik olarak 5V'da) bir kalite ve sızıntı testidir. Yüksek bir ters akım, yarı iletken eklemde potansiyel kusurlara işaret edebilir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Senaryo:5V USB ile çalışan bir cihaz için çift durum göstergesi tasarlanıyor. Yeşil LED "aktif", kırmızı LED ise "şarj/hata" durumunu göstermeli.
Tasarım Adımları:
1. Akım Seçimi:İyi bir parlaklık için 15 mA'lık bir sürüş akımı seçin ve 30 mA maksimumun altında bir güvenlik payı koruyun.
2. Yeşil LED için Direnç Hesaplaması:Tipik Vf_yeşil=2.1V ve Vs=5V kullanarak. R_yeşil = (5V - 2.1V) / 0.015A ≈ 193 Ω. En yakın standart değeri kullanın, örn., 200 Ω.
3. Kırmızı LED için Direnç Hesaplaması:Tipik Vf_kırmızı=2.0V kullanarak. R_kırmızı = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 Ω.
4. PCB Yerleşimi:LED'i ve akım sınırlayıcı dirençlerini birbirine yakın yerleştirin. Veri sayfasındaki önerilen ped düzenini kullanın. Isı emilimi için katot pedlerine bağlı mütevazı bir bakır döküm alanı ekleyin.
5. Yazılım Kontrolü:Her LED'in anodunu bağımsız olarak kontrol etmek için mikrodenetleyici GPIO pinlerini kullanın (dirençler seri bağlı olarak).

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Işık yayan diyotlar, yarı iletken p-n eklem cihazlarıdır. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden gelen elektronlar, aktif katman içinde p-tipi bölgeden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşim süreci, foton (ışık) şeklinde enerji salar. Yayılan ışığın spesifik dalga boyu (rengi), kullanılan yarı iletken malzemenin enerji bant aralığı tarafından belirlenir. LTST-E142KGKEKT, hem kırmızı hem de yeşil yayan çipleri için Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) kullanır; bu malzeme sistemi, kırmızıdan sarı-yeşil spektrumda yüksek verimliliği ile bilinir. Şeffaf epoksi paket, ışık çıkış huzmesini şekillendiren bir lens görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri

SMD gösterge LED'lerindeki genel eğilim, daha yüksek ışık verimliliği (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıkışı), artan yoğunluk için daha küçük paket boyutları ve daha sıkı sınıflandırma yoluyla geliştirilmiş renk tutarlılığı yönünde devam etmektedir. Ayrıca, kurşunsuz lehimleme için gerekli olan daha yüksek sıcaklık reflow profilleri altında güvenilirliği artırmaya odaklanılmaktadır. Bu cihazda görüldüğü gibi, tek bir pakette birden fazla çipin veya hatta farklı renkli çiplerin entegrasyonu, kompakt tasarımlarda çok işlevli göstergelere olan ihtiyacı karşılar. Temel malzeme bilimi araştırması, görünür spektrum boyunca daha verimli ve stabil yarı iletken bileşikler geliştirmeyi amaçlamaktadır.