SMD LED 0603 Yeşil Veri Sayfası - Boyutlar 1.6x0.8x0.6mm - Gerilim 2.8-3.8V - Güç 80mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, standart 0603 paketinde bir minyatür Yüzey Montaj Cihazı (SMD) Işık Yayan Diyot (LED) için özellikleri detaylandırır. Bu bileşen, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montajı için tasarlanmış olup, alan kısıtlı uygulamalar için idealdir. LED, InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) yarı iletken malzeme kullanarak yeşil ışık yayar ve çeşitli modern elektronik ekipmanlar için uygun parlak ve verimli bir ışık kaynağı sağlar.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED'in birincil avantajları arasında son derece kompakt boyutu, otomatik pick-and-place makineleriyle uyumluluğu ve yüksek hacimli kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçlerine uygunluğu yer alır. RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) uyumluluğunu karşılamak üzere tasarlanmıştır. Hedef pazarları tüketici elektroniği, telekomünikasyon, bilgi işlem ve endüstriyel ekipmanları kapsar. Tipik uygulamalar arasında durum göstergeleri, ön paneller ve tuş takımları için arka aydınlatma, sinyal aydınlatması ve cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, ağ donanımı, ev aletleri ve iç mekan işaretleri gibi cihazlarda dekoratif aydınlatma bulunur.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

Bu bölüm, LED'in elektriksel, optik ve termal özelliklerinin detaylı bir dökümünü sağlar. Bu parametreleri anlamak, güvenilir devre tasarımı ve sistem entegrasyonu için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu değerler, 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir.

• Güç Dağılımı (Pd):80 mW. Bu, LED paketinin termal sınırlarını aşmadan ısı olarak dağıtabileceği maksimum güç miktarıdır.
• Tepe İleri Yön Akımı (I_FP):100 mA. Bu, genellikle aşırı ısınmayı önlemek için darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) belirtilen izin verilen maksimum anlık ileri yön akımıdır.
• DC İleri Yön Akımı (I_F):20 mA. Bu, normal çalışma için önerilen maksimum sürekli ileri yön akımıdır.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C. LED'in bu ortam sıcaklığı aralığında çalışacağı garanti edilir.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +100°C. Cihaz, bu aralıkta güç uygulanmadan saklanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bunlar, aksi belirtilmedikçe Ta=25°C ve I_F=20mA'de ölçülen tipik performans parametreleridir.

• Işık Şiddeti (I_V):450 - 1400 mcd (milikandela). Bu, LED'in insan gözü tarafından algılanan parlaklığının bir ölçüsüdür. Geniş aralık, cihazın farklı parlaklık sınıflarında mevcut olduğunu gösterir (Bkz. Bölüm 3).
• Görüş Açısı (2θ_1/2):110 derece (tipik). Bu, ışık şiddetinin eksen üzerinde (0 derece) ölçülen şiddetin yarısı olduğu tam açıdır. 110 derecelik bir açı, geniş, dağınık bir görüntüleme modelini gösterir.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λ_P):518 nm (tipik). Bu, optik çıkış gücünün maksimum olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):520 - 535 nm. Bu, insan gözü tarafından LED'in ışık çıkışının rengiyle en iyi eşleşen tek renkli ışığın dalga boyudur. Renk belirtimi için anahtar parametredir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):35 nm (tipik). Bu, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini gösterir ve emisyon spektrumunun yarı maksimumdaki tam genişliği (FWHM) olarak ölçülür.
• İleri Yön Gerilimi (V_F):2.8 - 3.8 V, I_F=20mA'de. Bu, LED akım iletirken üzerindeki gerilim düşümüdür. Aralık, farklı gerilim sınıflarına karşılık gelir.
• Ters Yön Akımı (I_R):10 μA (maks), V_R=5V'de. LED'ler ters öngerilim çalışması için tasarlanmamıştır. Bu parametre öncelikle kalite güvence testi içindir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Seri üretimde tutarlılığı sağlamak için LED'ler, ana performans parametrelerine göre sınıflara ayrılır. Bu, tasarımcıların parlaklık, renk ve gerilim için belirli gereksinimleri karşılayan bileşenleri seçmesine olanak tanır.

3.1 İleri Yön Gerilimi (V_F) Sınıflandırması

LED'ler, 20mA'deki ileri yön gerilim düşümlerine göre sınıflara ayrılır. Her sınıfın ±0.1V toleransı vardır. Sınıflar şunlardır: D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V) ve D11 (3.6-3.8V). Aynı V_Fsınıfından LED'ler seçmek, birden fazla LED paralel bağlandığında düzgün parlaklık sağlamaya yardımcı olur.

3.2 Işık Şiddeti (I_V) Sınıflandırması

LED'ler parlaklığa göre beş şiddet sınıfına ayrılır, her birinin ±%11 toleransı vardır. Sınıflar şunlardır: U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd) ve W1 (1120-1400 mcd). Bu, uygulama parlaklık gereksinimlerine göre seçim yapılmasını sağlar.

3.3 Baskın Dalga Boyu (λ_d) Sınıflandırması

Yeşil ışığın rengi (tonu), baskın dalga boyunu sınıflandırarak kontrol edilir, her sınıf için ±1nm tolerans vardır. Sınıflar şunlardır: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm) ve AR (530-535 nm). Bu, bir ekran veya gösterge dizisindeki birden fazla LED arasında renk tutarlılığını sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

LED'in özelliklerinin grafiksel temsilleri, değişen koşullar altındaki davranışı hakkında daha derin bir anlayış sağlar. Veri sayfası aşağıdaki ilişkiler için tipik eğriler içerir (spesifik grafikler için orijinal belgeye bakınız).

4.1 İleri Yön Akımı - İleri Yön Gerilimi (I-V Eğrisi)

Bu eğri, LED'den geçen akım ile üzerindeki gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Doğrusal değildir, yani gerilimdeki küçük bir değişiklik akımda büyük bir değişikliğe neden olabilir. Bu nedenle LED'ler sabit gerilim kaynağı yerine akım sınırlı bir kaynak tarafından sürülmelidir.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Yön Akımı

Bu grafik, ışık çıkışının (mcd cinsinden) artan ileri yön akımıyla nasıl arttığını gösterir. Genellikle bir aralıkta doğrusaldır ancak çok yüksek akımlarda termal etkiler ve verim düşüşü nedeniyle doyuma ulaşacaktır.

4.3 Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

Bu eğri, ışık çıkışının termal bağımlılığını gösterir. Tipik olarak, ışık şiddeti ortam sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bu değer düşürme oranını anlamak, yüksek sıcaklık ortamlarında çalışan uygulamalar için kritiktir.

4.4 Spektral Dağılım

Bu çizim, farklı dalga boylarında yayılan göreceli optik gücü gösterir. Tepe dalga boyu (518 nm) etrafında merkezlenmiştir ve yarı genişlik (35 nm) ile tanımlanan karakteristik bir şekle sahiptir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

LED, standart bir EIA 0603 paketinde bulunur. Ana boyutlar (milimetre cinsinden) 1.6mm gövde uzunluğu, 0.8mm genişlik ve 0.6mm yükseklik içerir. Anot ve katot terminalleri açıkça işaretlenmiştir. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutsal toleranslar ±0.1mm'dir. Detaylı ölçülü çizim orijinal veri sayfasında sağlanmıştır.

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Pedi Düzeni

PCB üzerindeki lehim pedlerini tasarlamak için bir lehim pedi şeması sağlanmıştır. Bu şema, IR reflow süreçleri sırasında güvenilir lehimleme için optimize edilmiştir, uygun lehim fileto oluşumunu ve mekanik stabiliteyi sağlar.

5.3 Polarite Tanımlama

LED paketinde, katot terminalini tanımlamak için bir işaret veya belirli bir şekil (genellikle bir çentik veya yeşil nokta) bulunur. Montaj sırasında doğru polariteye uyulmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Önerilen IR Reflow Profili

Kurşunsuz lehimleme süreçleri için, J-STD-020B ile uyumlu, spesifik bir reflow sıcaklık profili önerilir. Ana parametreler arasında ön ısıtma bölgesi (150-200°C, maks 120 sn), 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığı ve kullanılan lehim pastası için uygun bir sıvılaşma üstü süresi (TAL) bulunur. Bileşen bu profili maksimum iki kez dayanabilir.

6.2 Depolama Koşulları

Açılmamış, nem hassas cihazlar ≤30°C ve ≤%70 RH'de saklanmalı ve bir yıl içinde kullanılmalıdır. Nem bariyer torbası açıldıktan sonra, LED'ler ≤30°C ve ≤%60 RH'de saklanmalıdır. Ortam havasına 168 saatten fazla maruz kalan bileşenler, lehimleme sırasında "patlamış mısır" veya tabakalanmayı önlemek için reflow öncesinde bir kurutma prosedürüne (yaklaşık 60°C'de en az 48 saat) tabi tutulmalıdır.

6.3 Temizleme

Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, sadece etil alkol veya izopropil alkol gibi belirtilmiş alkol bazlı çözücüler normal sıcaklıkta bir dakikadan az kullanılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasallar LED paketine zarar verebilir.

6.4 Manuel Lehimleme

El lehimlemesi gerekliyse, lehim havyası sıcaklığı 300°C'yi aşmamalı ve lehimleme süresi her terminal için maksimum 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Manuel lehimleme sadece bir kez yapılmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

LED'ler, 7 inç (178mm) çapındaki makaralara sarılmış 12mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Her makara 4000 adet içerir. Şerit ve makara boyutları, otomatik montaj ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için ANSI/EIA-481 standartlarına uygundur.

7.2 Minimum Sipariş Miktarı

Standart paketleme miktarı makara başına 4000 adettir. Kalan miktarlar için minimum 500 adetlik paketleme miktarı mevcuttur.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Özellikle birden fazla LED paralel kullanıldığında tutarlı parlaklık için, her LED seri bağlı kendi akım sınırlayıcı direnci tarafından sürülmelidir. LED'leri doğrudan bir mikrodenetleyici pininden sürmek, pinin akım kaynak/çekme kapasitesinin ve LED zincirinin toplam V_F'sinin sistemin gerilim sınırları içinde olduğundan emin olmayı gerektirir.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Sürekli çalışma için çalışma akımını 20mA veya daha az ayarlamak için daima bir seri direnç veya sabit akım sürücüsü kullanın.
• Termal Yönetim:Paket küçük olsa da, yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum akıma yakın çalışırken performansı ve ömrü korumak için yeterli PCB bakır alanı veya termal viyalar sağlayın.
• ESD Koruması:Açıkça belirtilmemiş olsa da, montaj sırasında yarı iletken cihazlar için standart ESD (Elektrostatik Deşarj) işleme önlemlerine uyulmalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Bu 0603 yeşil LED, InGaN teknolojisine dayanarak birkaç önemli avantaj sunar. AlGaInP (kırmızı/sarı için kullanılır) gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, InGaN yeşil ve mavi dalga boyları için daha yüksek verimlilik ve parlaklık sağlar. 0603 paketi, standartlaştırılmış en küçük SMD LED ayak izlerinden biridir ve 0805 veya 1206 gibi daha büyük paketlere göre önemli alan tasarrufu sağlar. Geniş 110 derecelik görüş açısı, odaklanmış aydınlatma için kullanılan dar açılı LED'lerin aksine, geniş görünürlük gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Bu LED'i doğrudan 5V kaynakla sürebilir miyim?

Hayır. 5V kaynağı doğrudan LED'e bağlamak aşırı akım akışına neden olur ve muhtemelen anında tahrip eder. Her zaman seri bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (V_kaynak- V_F) / I_F. Örneğin, 5V kaynak, 3.2V V_Fve 20mA istenen I_File: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 ohm. Standart 91-ohm veya 100-ohm direnç uygun olacaktır.

10.2 Işık şiddetinde neden bu kadar geniş bir aralık (450-1400 mcd) var?

Bu aralık, tüm üretim boyunca toplam yayılımı temsil eder. Sınıflandırma süreci (Bölüm 3.2) ile LED'ler spesifik, daha dar parlaklık aralıklarına (örn. U1, V2, W1) ayrılır. Tasarımcılar, uygulamaları için tutarlı ve öngörülebilir parlaklığa sahip LED'leri garanti etmek amacıyla sipariş verirken belirli bir sınıf kodunu belirtebilirler.

10.3 Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?

Tepe dalga boyu (λ_P), bir spektrometre tarafından ölçüldüğü gibi, LED'in en fazla optik güç yaydığı fiziksel dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λ_d) psikofiziksel bir ölçümdür; insan gözüne LED'in geniş spektrumlu çıkışıyla aynı renkte görünecek tek renkli ışığın dalga boyudur. λ_dgörsel uygulamalarda renk belirtimi için daha alakalıdır.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Senaryo: Bir ağ yönlendirici için çoklu LED durum göstergesi paneli tasarımı.Panel, farklı portlardaki bağlantı aktivitesini göstermek için 10 yeşil LED gerektirir. Profesyonel bir görünüm için düzgün parlaklık ve renk kritiktir.

1. Bileşen Seçimi:Görsel tutarlılığı sağlamak için aynı Işık Şiddeti sınıfından (örn. V1: 710-900 mcd) ve aynı Baskın Dalga Boyu sınıfından (örn. AQ: 525-530 nm) LED'ler belirtin.
2. Devre Tasarımı:Her biri LED ve seri bağlı bir akım sınırlayıcı dirençten oluşan on özdeş sürücü devresi tasarlayın. Her devreyi bir mikrodenetleyici GPIO pini ile toprak arasına bağlayın. Direnç değeri, mikrodenetleyicinin çıkış yüksek gerilimine (örn. 3.3V) ve LED'in gerilim sınıfından tipik V_F'sine göre hesaplanır.
3. PCB Yerleşimi:Önerilen lehim pedi şemasını kullanın. Eşit ışık dağılımı ve termal çapraz konuşmayı önlemek için LED'ler arasında yeterli boşluk bırakın.
4. Montaj:IR reflow profil kılavuzlarını takip edin. Montajdan sonra gerekirse izopropil alkol kullanarak temizleyin.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir LED, bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri yön gerilimi uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. Standart bir diyotta bu enerji ısı olarak açığa çıkar. Bir LED'de, bu enerjinin öncelikle fotonlar (ışık) olarak açığa çıkması için yarı iletken malzeme (bu durumda InGaN) seçilir. Yayılan ışığın spesifik dalga boyu (rengi), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Geniş görüş açısı, LED çipinin geometrisi ve kapsülleyici lensin özellikleri ile elde edilir.

13. Gelişim Trendleri

Gösterge uygulamaları için SMD LED'lerde genel eğilim, daha yüksek yoğunluklu PCB tasarımlarını mümkün kılmak için daha da küçük paket boyutlarına (örn. 0402, 0201) doğrudur. Birim elektrik gücü girdisi başına daha fazla ışık çıkışı anlamına gelen artan ışık verimliliği ve daha sıkı sınıflandırma toleransları yoluyla geliştirilmiş renk tutarlılığı için sürekli bir çaba vardır. Ayrıca, paketleme malzemelerindeki gelişmeler, daha yüksek sıcaklık reflow profilleri altında güvenilirliği artırmayı ve nem ve termal döngü gibi çevresel faktörlere karşı direnci iyileştirmeyi amaçlamaktadır.