SMD LED 12-21 Derin Kırmızı 1206 Paket Veri Sayfası - Boyutlar 3.2x1.6x1.1mm - Voltaj 1.75-2.35V - Güç 60mW - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

The 12-21 SMD LED is a compact, surface-mount device designed for high-density electronic assemblies. Utilizing AlGaInP chip technology, it emits a deep red light with a typical dominant wavelength of 650 nm. Its primary advantage lies in its significantly reduced footprint compared to traditional leaded LEDs, enabling miniaturization of end products. The component is packaged on 8mm tape within 7-inch reels, making it fully compatible with high-speed automated pick-and-place and soldering equipment. It is a mono-color, Pb-free device compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Küçültülmüş 1206 paket formatı (yaklaşık 3.2mm x 1.6mm), daha küçük baskılı devre kartı (PCB) tasarımlarına, daha yüksek bileşen paketleme yoğunluğuna ve azaltılmış depolama ve nakliye maliyetlerine olanak tanır. Hafif yapısı, taşınabilir ve alan kısıtlı uygulamalar için idealdir. Ana hedef pazarlar arasında tüketici elektroniği, endüstriyel kontroller ve otomotiv iç donanımı, özellikle de gösterge panelleri, anahtar panelleri ve membran tuş takımlarındaki arka aydınlatma işlevleri yer alır. Ayrıca telekomünikasyon cihazlarındaki (örn. telefonlar, faks makineleri) durum göstergeleri ve genel amaçlı gösterge uygulamaları için uygundur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, veri sayfasında tanımlanan temel elektriksel, optik ve termal parametrelerin ayrıntılı ve nesnel bir yorumunu sunar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlarda veya bu sınırlar altında çalışma garantisi verilmez.

• Ters Gerilim (V_R): 5V. Ters öngerilimde bu voltajın aşılması, jonksiyon çökmesine neden olabilir.
• Sürekli İleri Yön Akımı (I_F): 25 mA. Sürekli olarak uygulanabilen DC akımı.
• Tepe İleri Akımı (I_FP): 60 mA (Görev Döngüsü 1/10, 1 kHz). Bu değer, ortalama güç dağılımını azaltan darbe işlemi içindir.
• Güç Dağılımı (P_d): T=25°C'de 60 mW._a=25°C. Maksimum izin verilen güç kaybı, V_F * I_Folarak hesaplanır. Bu değer, ortam sıcaklığı arttıkça düşer.
• Elektrostatik Deşarj (ESD): 2000V (İnsan Vücudu Modeli). Orta düzeyde ESD hassasiyetini gösterir; uygun işleme prosedürleri gereklidir.
• Operating & Storage Temperature: -40°C ila +85°C (Çalışma), -40°C ila +90°C (Depolama). Güvenilir işlev ve çalışmayan depolama için çevresel aralığı belirtir.
• Lehimleme Sıcaklığı: Reflow: Maksimum 10 saniye için 260°C tepe. El Lehimleme: Terminal başına maksimum 3 saniye için 350°C. Montaj süreç kontrolü için kritiktir.

2.2 Electro-Optical Characteristics

T_a=25°C ve I_F=20 mA'de ölçülen tipik performans parametreleridir.

• Işık Şiddeti (I_v): 28,5 ila 72,0 mcd (millicandela). LED'in algılanan parlaklığı. Geniş aralık, bir sınıflandırma sistemi ile yönetilir (Bkz. Bölüm 3).
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 120 derece (tipik). Bu geniş açı, arka aydınlatma ve yaygın gösterge uygulamaları için uygun geniş bir yayılım deseni sağlar.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): 650 nm (tipik). Spektral güç dağılımının maksimum olduğu dalga boyu.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): 629.5 ila 645.5 nm. Bu, LED'in renginin insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur ve ayrıca sınıflandırma (binning) yoluyla yönetilir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): 20 nm (tipik). Maksimum yoğunluğun yarısındaki (FWHM) yayılan spektrumun genişliği.
• İleri Yönlü Voltaj (V_F): 1.75 ila 2.35 V, I_F=20mA'de. LED çalışırken üzerindeki voltaj düşüşü. Daha düşük V_F sistem verimliliğini artırabilir.
• Ters Akım (I_R): V'de maks. 10 μA_R=5V. Cihaz ters öngerilimli olduğunda küçük bir sızıntı akımı.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler gruplara ayrılır. 12-21 LED, üç bağımsız gruplandırma kriteri kullanır.

3.1 Işık Şiddeti Binning

LED'ler, 20mA'de ölçülen ışık şiddetlerine göre dört gruba (N1, N2, P1, P2) ayrılır. Bu, tasarımcıların uygulamalarına uygun bir parlaklık derecesi seçmelerini sağlayarak, çoklu LED dizilerinde tekdüze bir görünüm sağlar.

• Bin N1: 28.5 - 36.0 mcd
• Bin N2: 36.0 - 45.0 mcd
• Bin P1: 45.0 - 57.0 mcd
• Bin P2: 57.0 - 72.0 mcd

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Renk tutarlılığı, baskın dalga boyunun dört koda (E7, E8, E9, E10) ayrılmasıyla kontrol edilir. Bu, hassas renk eşleştirmenin gerekli olduğu uygulamalar için çok önemlidir.

• Sınıf E7: 629.5 - 633.5 nm
• Bin E8: 633.5 - 637.5 nm
• Bin E9: 637.5 - 641.5 nm
• Bin E10: 641.5 - 645.5 nm

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

İleri yönlü gerilim, akım sınırlayıcı direnç hesaplamasına yardımcı olmak ve seri bağlı dizilerde güç dağılımını yönetmek için sınıflandırılır. Üç sınıf (0, 1, 2) tanımlanmıştır.

• Sınıf 0: 1.75 - 1.95 V
• Bin 1: 1.95 - 2.15 V
• Bin 2: 2.15 - 2.35 V

4. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan metinde belirli grafikler ayrıntılı olarak verilmemiş olsa da, böyle bir LED için tipik performans eğrileri, tasarım için kritik olan aşağıdaki ilişkileri içerecektir:

• I-V (Akım-Gerilim) Eğrisi: İleri gerilim ile akım arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Eşik gerilimi yaklaşık 1.8V'dur. Gerilim V_F akımda büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir artışa neden olur.
• Işık Şiddeti - İleri Yön Akımı: Şiddet, maksimum değere kadar akımla yaklaşık olarak doğrusal bir şekilde artar. I_F=20mA parlaklığı artırır, ancak aynı zamanda güç dağılımını ve eklem sıcaklığını da yükseltir.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı: Ortam sıcaklığı arttıkça, düşen iç kuantum verimliliği ve diğer termal etkiler nedeniyle ışık şiddeti tipik olarak azalır. Bu, yüksek sıcaklık ortamları için önemli bir husustur.
• Spektral Dağılım: Göreceli yoğunluğun dalga boyuna karşı çizilmiş grafiği, yaklaşık 650nm civarında ~20nm FWHM ile bir tepe noktası göstermekte olup, derin kırmızı renk noktasını doğrulamaktadır.
• İleri Yönlü Gerilim - Sıcaklık Grafiği: V_F negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani eklem sıcaklığı arttıkça azalır. Bu durum sabit akım sürücü kararlılığını etkileyebilir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Çizimi

LED, standart bir 1206 (3216 metrik) SMD ayak izine uygundur. Ana boyutlar (mm cinsinden, belirtilmedikçe tolerans ±0.1mm) şunları içerir: toplam uzunluk (3.2), genişlik (1.6) ve yükseklik (1.1). Çizim, tipik olarak paket üzerinde yeşil bir şerit veya pahlı bir köşe olan katot tanımlama işaretini belirtir. PCB üzerindeki önerilen lehim pedi (land pattern) boyutları güvenilir lehimleme için çok önemlidir ve genellikle uygun bir fileto oluşturmak için cihaz terminallerinden biraz daha büyüktür.

5.2 Polarite Tanımlama

Doğru yönlendirme hayati önem taşır. Katot, cihaz üzerinde işaretlenmiştir. Bu işareti (örneğin, renkli bir bant, bir çentik) tanımlamak için veri sayfası şemasına başvurulmalıdır. Yanlış polarite, LED'in ışık yaymasını engeller ve 5V üzerinde bir ters voltaj uygulamak onu hasara uğratabilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Reflow Lehimleme Profili

LED, infrared ve vapor phase reflow ile uyumludur. Kurşunsuz (Pb-free) bir sıcaklık profili belirtilmiştir:

• Ön Isıtma: 150-200°C'de 60-120 saniye. Termal şoku en aza indirmek için kademeli ısıtma.
• Sıvı Hal Üstü Süresi (217°C): 60-150 saniye.
• Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C, 10 saniyeden fazla tutulmamalıdır.
• Maksimum Isınma Hızı: 3°C/saniye.
• Maksimum Düşüş Hızı: 6°C/saniye.

Kritik Not: Paket ve tel bağlantıları üzerinde aşırı termal stresi önlemek için reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

6.2 El Lehimleme Talimatları

Manuel onarım gerekli ise:

• Use a soldering iron with a tip temperature < 350°C.
• Apply heat to each terminal for < 3 seconds.
• Use an iron with power rating < 25W.
• Her terminali lehimlerken en az 2 saniyelik aralık bırakın.
• Sökme işlemi için, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve mekanik gerilimi önlemek amacıyla çift uçlu bir lehim havya kullanılması önerilir.

El ile lehimleme, termal hasar riskini artırır ve üretimde kaçınılmalıdır.

6.3 Depolama ve Nem Hassasiyeti

Cihaz, nem geçirmez bir torbada kurutucu ile paketlenmiştir.

• Açmadan Önce: ≤30°C ve ≤%90 RH'de saklayınız.
• Açtıktan Sonra (Kullanım Ömrü): ≤30°C ve ≤%60 RH'de 1 yıl. Kullanılmayan cihazlar nem geçirmez bir torbada yeniden mühürlenmelidir.
• Pişirme: Nem alıcı gösterge renk değiştirirse veya depolama süresi aşılırsa, emilen nemi gidermek ve yeniden akış sırasında "patlamayı" önlemek için kullanmadan önce 60 ±5°C'de 24 saat pişirin.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Özellikleri

LED'ler, 7 inç çapında makaralar üzerinde kabartmalı taşıyıcı bant içinde tedarik edilir. Her makara 2000 adet içerir. Otomatik besleyicilerle uyumluluğu sağlamak için bant ölçüleri (yuva boyutu, aralık) belirtilmiştir. Makara, yerleştirme makinelerine takılması için belirli göbek, flanş ve dış ölçülere sahiptir.

7.2 Etiket Açıklaması

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

• P/N: Tam ürün numarası (örn., 12-21/R8C-AN1P2B/2D).
• ADET: Makaradaki miktar.
• CAT (veya Işık Şiddeti Sınıfı): Yoğunluk kutu kodu (örneğin, P1).
• RENK (Kromatiklik/Dalga Boyu Sıralaması): Baskın dalga boyu kutu kodu (örneğin, E9).
• REF (İleri Yönlü Gerilim Sıralaması): Voltaj kutu kodu (örn., 1).
• LOT No: Kalite takibi için üretim lot numarası.

8. Uygulama Tasarımı Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

En yaygın sürüş yöntemi, seri bir akım sınırlama direncidir. Direnç değeri (R_s) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R_s = (V_besleme - V_F) / I_F. Maksimum V kullanılarak_F kutudan (örneğin, Kutu 2 için 2.35V), en kötü durum LED varyasyonunda bile yeterli akım sağlanır. 5V besleme ve I için_F=20mA: R_s = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5Ω. Standart 130Ω veya 150Ω direnç uygun olacaktır. Direncin güç derecesi en az (I olmalıdır_F² * R_s).

8.2 Tasarım Hususları ve Önlemler

• Akım Sınırlama Zorunludur: "Önlemler" bölümünde vurgulandığı gibi, harici bir akım sınırlama mekanizması (direnç veya sabit akım sürücüsü) kesinlikle gereklidir. Doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamak LED'i tahrip edecektir.
• Termal Yönetim: Tek bir LED yalnızca ~60mW güç harcasa da, yüksek yoğunluklu diziler veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalışma, ısı dağılımı için PCB yerleşimine dikkat gerektirir. Diğer ısı kaynaklarının yakınına yerleştirmekten kaçının.
• ESD Koruması: Montaj sırasında ESD'ye karşı güvenli taşıma prosedürleri uygulayın. Hassas ortamlarda devre seviyesinde ESD koruması gerekli olabilir.
• Optik Tasarım: 120 derecelik görüş açısı geniş kapsama sağlar. Odaklanmış ışık için ikincil optikler (lensler) gerekli olacaktır. Su berraklığındaki reçine paketi, çip renginin kabul edilebilir olduğu veya harici difüzörlerle kullanıldığı uygulamalar için uygundur.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Eski delikli montaj (örn. 3mm, 5mm) kırmızı LED'lere kıyasla, 12-21 SMD LED şunları sunar:

• Boyut Küçültme: Önemli ölçüde daha küçük ayak izi ve profil, modern mini boyutlu tasarımları mümkün kılar.
• Otomasyon Uyumluluğu: Yüksek hacimli, düşük maliyetli yüzey montajı için tasarlanmıştır.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik: SMD paketlerinin genellikle PCB'ye daha iyi ısıl yolları vardır ve strese neden olabilecek bükülmüş bacaklar bulunmaz.
• Diğer bazı SMD kırmızı LED'lerle (örneğin, kırmızı için InGaN kullananlar) karşılaştırıldığında, AlGaInP teknolojisi tipik olarak kırmızı/kehribar spektrumunda daha yüksek verimlilik ve daha doygun renk sunar.

Ana dezavantajı, delikli bileşenlere kıyasla daha hassas PCB üretim ve montaj süreçlerine ihtiyaç duymasıdır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 3.3V besleme ile hangi direnci kullanmalıyım?

Maksimum V_F 2.35V ve hedef I_F 20mA kullanılarak: R = (3.3 - 2.35) / 0.02 = 47.5Ω. Standart 47Ω direnç kullanın. Akımı doğrulayın: I = (3.3 - 2.0[tipik]) / 47 ≈ 27.7mA, bu 25mA sürekli akım değerinin üzerindedir. Güvenli olması için 68Ω direnç seçin: I = (3.3 - 2.0) / 68 ≈ 19.1mA, bu spesifikasyon dahilindedir.

10.2 Bu LED'i parlaklık kontrolü için bir PWM sinyali ile sürebilir miyim?

Evet. Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM), LED'leri karartmak için mükemmel bir yöntemdir. Her darbedeki tepe akımının mutlak maksimum değerleri (I_FP = 60mA for 10% duty cycle pulses). The frequency should be high enough to avoid visible flicker (typically >100Hz).

10.3 Saklama ve pişirme bilgileri neden bu kadar önemli?

SMD plastik paketler havadan nem emebilir. Yüksek sıcaklıktaki reflow lehimleme işlemi sırasında, hapsolan bu nem hızla buharlaşarak paketin tabakalaşmasına veya çipin çatlamasına ("popcorning") neden olabilecek iç basınç oluşturabilir. Depolama koşulları ve ön ısıtma (baking) işlemi bu arıza modunu önler.

10.4 Sipariş verirken bin kodlarını nasıl yorumlamalıyım?

Bir üründe tutarlı bir görünüm için, Işık Şiddeti (CAT), Baskın Dalga Boyu (HUE) ve isteğe bağlı olarak İleri Yönlü Gerilim (REF) için istenen bin'leri belirtin. Örneğin, "CAT=P1, HUE=E9" talep etmek, tüm LED'lerin benzer parlaklıkta ve çok özel bir ton koyu kırmızı renge sahip olmasını sağlar. Belirtilmezse, üretimden karışık bir seçki alabilirsiniz.

11. Pratik Uygulama Örnekleri

11.1 Otomotiv Gösterge Paneli Anahtar Arka Aydınlatması

Bu uygulamada, bir gösterge panelindeki yarı saydam anahtar kapaklarının veya sembollerin arkasına birden fazla 12-21 LED yerleştirilmiştir. Geniş 120 derecelik görüş açısı, sembol üzerinde eşit aydınlatma sağlar. Genellikle aracın 12V sistemi (bir voltaj regülatörü üzerinden) tarafından, her biri kendi akım sınırlama direncine sahip paralel diziler halinde sürülürler. -40°C ila +85°C çalışma aralığı, araç iç ortamı için uygundur. Dalga boyu (HUE bin) tutarlılığı, diğer iç aydınlatmanın rengiyle eşleşmesi için burada kritik öneme sahiptir.

11.2 Bir Ağ Yönlendiricisinde Durum Göstergesi

Güç veya ağ etkinliğini göstermek için tek bir LED kullanılabilir. Bir mikrodenetleyicinin bir GPIO pini tarafından sürülür. Devre, MCU'nun 3.3V veya 5V çıkışı için hesaplanmış bir seri direnç ve eğer MCU pini doğrudan 20mA sağlayamıyorsa muhtemelen bir transistör içerir. Koyu kırmızı renk oldukça görünürdür. SMD paketi, onun yönlendirici kasasındaki küçük bir gösterge penceresine çok yakın yerleştirilmesine olanak tanır.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

12-21 LED'i bir yarı iletken fotonik cihazdır. Çekirdeği, AlGaInP (Alüminyum Galyum İndiyum Fosfür) malzemelerinden yapılmış bir çiptir. Diyotun eklem potansiyelini (∼1.8V) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve boşluklar aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. Bu malzeme sisteminde, bu yeniden birleşme enerjisinin önemli bir kısmı ısı yerine fotonlar (ışık) olarak salınır. AlGaInP katmanlarının özel bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) tanımlar—bu durumda, yaklaşık 650 nm civarında koyu kırmızı. Su berraklığındaki epoksi reçine paketi, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve ışık çıktısını 120 derecelik bir modele şekillendiren birincil bir mercek görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

1206 SMD LED, olgun ve yaygın olarak benimsenmiş bir paketleme teknolojisini temsil eder. Mevcut LED paketleme trendleri, ultra-minyatürizasyon ve daha yüksek yoğunluklu diziler için daha da küçük ayak izlerine (örn., 0805, 0603, 0402) doğru ilerlemektedir. Ayrıca, geleneksel plastik paketi ortadan kaldırarak minimum boyut ve optimum termal performans sağlayan çip ölçekli paketlere (CSP) doğru güçlü bir eğilim vardır. Kırmızı ışık yayılımı için, AlGaInP yüksek verimliliğini korurken, fosfor dönüştürmeli LED'ler ve yeni yarı iletken malzemelerdeki gelişmeler devam etmektedir. Ayrıca, kontrol elektroniğinin (örn., sabit akım sürücüleri, PWM denetleyicileri) doğrudan LED paketine entegrasyonu ("akıllı LED'ler"), gelişmiş aydınlatma uygulamaları için giderek daha yaygın hale gelmektedir. 12-21 LED, güvenilirliği, basitliği ve standart SMT prosesleriyle uyumluluğu nedeniyle değer verilen, yerleşik ve maliyet açısından optimize edilmiş bir pazar segmentinde yer almaktadır.

14. Uygulama Kısıtlamaları Sorumluluk Reddi

Bu ürün, genel ticari ve endüstriyel uygulamalar için tasarlanmıştır. Aşağıdakiler gibi yüksek güvenilirlik veya güvenlik açısından kritik sistemlerde kullanım için özel olarak nitelendirilmemiştir veya garanti edilmemektedir:

• Askeri veya havacılık ve uzay ekipmanları
• Otomotiv güvenlik sistemleri (örn. fren lambaları, hava yastığı kontrolleri)
• Tıbbi yaşam destek ekipmanları

Bu tür uygulamalarda, genişletilmiş sıcaklık aralıklarına sahip, geliştirilmiş güvenilirlik testleri ve farklı kalifikasyon akışları olan farklı ürünler gereklidir. Bu belgedeki spesifikasyonlar, yalnızca belirtilen limitler dahilinde ve bileşen tek bir birim olarak ele alındığında performansı garanti eder. Sistem seviyesindeki performans ve güvenilirlik, nihai ürün tasarımcısının sorumluluğundadır.