SMD LED LTST-S110KGKT Veri Sayfası - AlInGaP Yeşil - 25mA - 62.5mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTST-S110KGKT, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montajı için tasarlanmış bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED lambasıdır. Geniş bir elektronik ekipman yelpazesinde, alan kısıtlı uygulamalar için tasarlanmış minyatür LED ailesinin bir parçasıdır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED, modern elektronik üretimi için birkaç önemli avantaj sunar. Başlıca özellikleri arasında, katı çevre düzenlemelerine sahip küresel pazarlara uygunluğunu sağlayan RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) direktiflerine uygunluk yer alır. Cihaz, yeşil spektrumda yüksek verimlilik ve iyi renk saflığı ile bilinen ultra parlak bir AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) yarı iletken çip kullanır. Paket, lehimlenebilirliği ve uzun vadeli güvenilirliği artıran kalay kaplama ile bitirilmiştir. Yüksek hacimli üretimde standart olan otomatik pick-and-place ekipmanları ve kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçleri ile tamamen uyumludur. LED, verimli işleme ve montajı kolaylaştırmak için endüstri standardı 8mm bant üzerinde 7 inç makaralarda tedarik edilir.

Hedef uygulamalar çeşitlidir ve kompakt boyut, güvenilirlik ve net görsel gösterimin kritik olduğu alanlara odaklanır. Bunlar arasında telekomünikasyon ekipmanları (örneğin, cep telefonları), ofis otomasyon cihazları (örneğin, dizüstü bilgisayarlar), ağ sistemleri, çeşitli ev aletleri ve kapalı alan tabelaları veya sembol aydınlatması yer alır. Bu cihazlar içindeki özel kullanımlar, tuş takımı veya klavye arka aydınlatması, durum göstergeleri, mikro ekranlar ve genel sinyal aydınlatma armatürlerini kapsar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Doğru devre tasarımı ve güvenilir çalışma için elektriksel, optik ve termal özelliklerin kapsamlı bir şekilde anlaşılması esastır.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Ortam sıcaklığında (Ta) 25°C'de belirtilirler. Maksimum sürekli DC ileri akım (IF) 25 mA'dır. 1/10 görev döngüsü ve 0.1ms darbe genişliği ile darbe koşullarında, cihaz 60 mA'lık bir tepe ileri akımı kaldırabilir. İzin verilen maksimum ters voltaj (VR) 5 V'dur. Toplam güç dağılımı 62.5 mW'ı aşmamalıdır. Çalışma sıcaklığı aralığı -30°C ila +85°C'dir ve depolama sıcaklığı aralığı biraz daha geniş olup -40°C ila +85°C'dir. Kritik olarak, LED, yaygın kurşunsuz (Pb-free) montaj profilleriyle uyumlu olan, 260°C'lik bir tepe sıcaklığında maksimum 10 saniye boyunca kızılötesi reflow lehimlemeye dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bunlar, standart test koşullarında Ta=25°C'de ölçülen tipik performans parametreleridir. Algılanan parlaklığın bir ölçüsü olan ışık şiddeti (Iv), standart test akımı olan 20 mA'de sürüldüğünde minimum 18.0 milikandela (mcd) ile maksimum 71.0 mcd arasında değişir. Görüş açısı, 2θ1/2 (yarı açının iki katı) olarak tanımlanır ve 130 derecedir. Bu geniş görüş açısı, LED'i eksen dışı konumlardan görünürlüğün önemli olduğu uygulamalar için uygun kılar.

Spektral özellikler birkaç dalga boyu ile tanımlanır. Tepe emisyon dalga boyu (λP) tipik olarak 574 nm'dir. Algılanan rengi tanımlayan baskın dalga boyu (λd), 20 mA'de 567.5 nm ila 576.5 nm arasında belirtilmiş bir aralığa sahiptir. Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ) tipik olarak 15 nm'dir, bu da yayılan yeşil ışığın spektral saflığını gösterir.

Elektriksel olarak, 20 mA'de ileri voltaj (VF) minimum 1.9 V ile maksimum 2.4 V arasında değişir. Ters akım (IR), 5 V'luk bir ters voltaj uygulandığında maksimum 10 μA olarak belirtilmiştir.

3. Sınıflandırma (Bin) Sistemi Açıklaması

Seri üretimde tutarlılığı sağlamak için, LED'ler temel parametrelere göre performans sınıflarına ayrılır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için belirli gereksinimleri karşılayan parçaları seçmelerine olanak tanır.

3.1 İleri Voltaj (VF) Sınıfı

LED'ler, 20 mA'deki ileri voltaj düşüşlerine göre sınıflandırılır. Sınıf kodları, minimum ve maksimum voltajlar şu şekildedir: Kod 4 (1.9V - 2.0V), Kod 5 (2.0V - 2.1V), Kod 6 (2.1V - 2.2V), Kod 7 (2.2V - 2.3V) ve Kod 8 (2.3V - 2.4V). Her sınıf içindeki tolerans ±0.1 volttur. Aynı VF sınıfından LED'ler seçmek, birden fazla LED paralel bağlandığında ve her birine ayrı akım sınırlama direnci kullanılmadığında düzgün parlaklık sağlamaya yardımcı olur.

3.2 Işık Şiddeti (IV) Sınıfı

Bu sınıflandırma, LED'leri 20 mA'deki ışık çıkışlarına göre kategorize eder. Sınıflar şunlardır: Kod M (18.0 - 28.0 mcd), Kod N (28.0 - 45.0 mcd) ve Kod P (45.0 - 71.0 mcd). Her yoğunluk sınıfındaki tolerans ±15%'tir. Bu, tasarımcıların yüksek görünürlük veya daha düşük güç tüketimi gerektiren uygulamalar için uygun bir parlaklık seviyesi seçmelerine olanak tanır.

3.3 Renk Tonu (Baskın Dalga Boyu) Sınıfı

Renk tutarlılığını kontrol etmek için, LED'ler baskın dalga boylarına göre sınıflandırılır. Sınıflar şunlardır: Kod C (567.5 - 570.5 nm), Kod D (570.5 - 573.5 nm) ve Kod E (573.5 - 576.5 nm). Her sınıf için tolerans ±1 nm'dir. Aynı renk tonu sınıfından LED'ler kullanmak, birden fazla gösterge arasında renk eşleştirmesinin önemli olduğu uygulamalarda kritiktir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, cihazın değişen koşullar altındaki davranışı hakkında daha derin bir içgörü sağlar, bu da sağlam bir tasarım için hayati öneme sahiptir.

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

I-V karakteristik eğrisi, LED'den geçen akım ile üzerindeki voltaj arasındaki ilişkiyi gösterir. Bunun gibi tipik bir AlInGaP LED için, eğri üstel bir yükseliş sergiler. Akımın önemli ölçüde artmaya başladığı \"diz\" voltajı yaklaşık 1.8-1.9V civarındadır. Bu noktanın ötesinde, voltajdaki küçük bir artış, akımda büyük bir artışa neden olur. Bu, termal kaçakmayı önlemek ve kararlı çalışmayı sağlamak için sabit akım sürücüsü veya akım sınırlama direnci kullanmanın önemini vurgular.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım

Bu eğri, ışık çıkışının sürücü akımı ile nasıl ölçeklendiğini gösterir. Tipik olarak, ışık şiddeti, bir noktaya kadar akımla yaklaşık doğrusal olarak artar. Ancak, çok yüksek akımlarda, çip içindeki artan ısı üretimi nedeniyle verim düşer (verim düşüşü). Önerilen 20mA veya altında çalışmak, optimal verimlilik ve uzun ömür sağlar.

4.3 Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

Bir LED'in ışık çıkışı sıcaklığa bağlıdır. Ortam sıcaklığı (veya bağlantı sıcaklığı) arttıkça, ışık şiddeti genellikle azalır. Bu güç azaltma eğrisi, belirli bir çalışma sıcaklığı aralığında, özellikle +85°C üst sınırına doğru belirli bir parlaklık seviyesini koruması gereken uygulamaları tasarlamak için çok önemlidir.

4.4 Spektral Dağılım

Spektral güç dağılım grafiği, her dalga boyunda yayılan ışığın göreceli yoğunluğunu gösterir. Yeşil bir AlInGaP LED için, bu eğri tipik olarak baskın dalga boyu etrafında merkezlenmiş tek, nispeten dar bir tepe noktasıdır. 15 nm'lik yarı genişlik (Δλ), orta derecede saf bir yeşil rengi gösterir, bu da net, doygun göstergeler için arzu edilir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

LED, endüstri standardı bir SMD paket şekline uyar. Ana boyutlar arasında toplam uzunluk, genişlik ve yükseklik yer alır. Lens su berraklığındadır. Aksi belirtilmedikçe, tüm boyutlar standart ±0.1 mm toleransı ile milimetre cinsinden verilmiştir. Hassas boyutsal veriler, doğru PCB ayak izleri oluşturmak ve uygun yerleştirme ve lehimleme sağlamak için gereklidir.

5.2 Önerilen PCB Lehim Ped Deseni ve Polarite

Güvenilir lehim bağlantısı oluşumu ve reflow sırasında uygun hizalamayı sağlamak için önerilen bir lehim ped düzeni (land pattern) sağlanmıştır. Tasarım, lehim file oluşumunu ve termal rahatlamayı hesaba katar. Katot (negatif) terminali tipik olarak paket gövdesi üzerinde bir çentik, nokta veya yeşil işaret gibi bir işaretle tanımlanır. Montaj sırasında doğru polarite yönlendirmesi, cihazın çalışması için zorunludur.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Kızılötesi Reflow Lehimleme Parametreleri

Kurşunsuz (Pb-free) lehim işlemleri için belirli bir sıcaklık profili önerilir. Bu profil tipik olarak bir ön ısıtma bölgesi (örneğin, 150-200°C), kontrollü bir rampa yükselişi, bir tepe sıcaklık bölgesi ve bir soğutma bölgesi içerir. Kritik parametre, cihaz gövde sıcaklığının 260°C'yi 10 saniyeden fazla aşmaması gerektiğidir. Bu profile uyulması, LED'in epoksi lensine, iç tel bağlantılarına veya yarı iletken die'sine zarar gelmesini önlemek için gereklidir.

6.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır. Lehimleme havya ucu sıcaklığı 300°C'yi aşmamalı ve LED terminali ile temas süresi tek bir lehimleme işlemi için maksimum 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Aşırı ısı uygulamak, bileşene geri dönüşü olmayan şekilde zarar verebilir.

6.3 Temizlik

Lehim sonrası temizlik, uyumlu çözücülerle yapılmalıdır. Sadece etil alkol veya izopropil alkol (IPA) gibi alkol bazlı temizleyiciler kullanılmalıdır. LED, normal sıcaklıkta bir dakikadan az süreyle daldırılmalıdır. Sert veya belirtilmemiş kimyasal temizleyiciler, plastik paketi bozabilir, renk değişimine, çatlamaya veya azalmış ışık çıkışına yol açabilir.

6.4 Depolama ve Taşıma

Uygun depolama, lehimlenebilirliği korumak için kritiktir. Açılmamış, nem geçirmez torbaların (desiccant ile) raf ömrü vardır. Orijinal ambalaj açıldıktan sonra, LED'ler ortam nemine (Nem Hassasiyet Seviyesi, MSL 3) duyarlıdır. Bir hafta içinde kullanılmalı veya kuru bir ortamda (örneğin, desiccant ile mühürlenmiş bir kap veya nitrojen dolabı) saklanmalıdır. Ortam nemine bir haftadan fazla maruz kalırsa, lehimlemeden önce emilen nemi gidermek ve reflow sırasında \"patlamış mısır\" etkisini önlemek için bir pişirme işlemi (örneğin, 60°C'de en az 20 saat) gereklidir.

6.5 Elektrostatik Deşarj (ESD) Önlemleri

LED'ler elektrostatik deşarja karşı hassastır. Taşıma prosedürleri uygun topraklamayı içermelidir. Operatörler bileklik veya antistatik eldiven kullanmalıdır. Tüm çalışma istasyonları, ekipman ve makineler, yarı iletken bağlantıyı bozabilecek veya yok edebilecek ESD olaylarını önlemek için doğru şekilde topraklanmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Bant ve Makara Özellikleri

Ürün, otomatik montaj için tedarik edilir. 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı bant içinde paketlenir. Bant, standart 7 inç (178mm) çapındaki makaralara sarılır. Her makara 3000 adet LED içerir. Tam makaradan daha az miktarlar için, minimum paketleme miktarı 500 adettir. Paketleme, ANSI/EIA-481 standartlarına uyar ve pick-and-place makinelerindeki standart bant besleyicileri ile uyumluluğu sağlar.

8. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

8.1 Akım Sınırlama

Bir LED, akım kontrollü bir cihazdır. Bir voltaj kaynağından güçlendirildiğinde akımı sınırlamanın en basit yöntemi bir seri dirençtir. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (V_kaynak - VF_LED) / I_istenen. Örneğin, 5V besleme, 2.1V VF ve 20mA istenen akım ile direnç değeri (5 - 2.1) / 0.02 = 145 Ohm olacaktır. Standart 150 Ohm'luk bir direnç uygun olacaktır. Direncin güç derecesi de dikkate alınmalıdır: P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W, bu nedenle 1/8W (0.125W) veya daha büyük bir direnç yeterlidir.

8.2 Termal Yönetim

Küçük olmasına rağmen, LED'ler yarı iletken bağlantı noktasında ısı üretir. Aşırı bağlantı sıcaklığı, ışık çıkışını azaltır, dalga boyunu kaydırır ve ömrü kısaltır. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum akıma yakın çalışan tasarımlar için PCB düzeni düşünülmelidir. LED'in termal pedinin (varsa) altında bir toprak katmanı veya termal viyaları olan bir PCB kullanmak ısıyı dağıtmaya yardımcı olabilir. LED'leri diğer ısı üreten bileşenlerin yakınına yerleştirmekten kaçının.

8.3 Uygulama Kapsamı ve Güvenilirlik

Bu LED, standart ticari ve endüstriyel elektronik ekipmanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Arızanın güvenliği veya sağlığı tehlikeye atabileceği olağanüstü güvenilirlik gerektiren uygulamalar için (örneğin, havacılık, tıbbi yaşam destek, kritik ulaşım sistemleri), ek niteliklendirme ve özel danışmanlık gereklidir. Standart cihaz, daha fazla değerlendirme olmadan bu tür yüksek güvenilirlikli uygulamalar için uygun olmayabilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTST-S110KGKT, AlInGaP teknolojisine dayanarak, belirli dalga boyları için geleneksel GaP (Galyum Fosfit) veya InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) gibi diğer yeşil LED teknolojilerine kıyasla belirgin avantajlar sunar. AlInGaP LED'ler genellikle kehribar-kırmızı spektrumunda daha yüksek verimlilik ve daha iyi sıcaklık stabilitesi sağlar ve belirli yeşil dalga boyları için eski GaP teknolojisine kıyasla parlaklık ve renk stabilitesi açısından üstün performans sunabilir. 130 derecelik görüş açısı, daha yönlü ışık için tasarlanmış bazı yan görünümlü veya üst görünümlü paketlerden daha geniştir, bu da geniş açılı görünürlüğün faydalı olduğu durum göstergesi için çok yönlü bir seçim yapar. Berrak lens ve parlak bir AlInGaP çip kombinasyonu, kolayca ayırt edilebilen canlı, doygun bir yeşil renk ile sonuçlanır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

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

Tepe dalga boyu (λP), spektral güç dağılım eğrisinin maksimum yoğunluğa ulaştığı dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd), CIE renklilik diyagramından türetilir ve LED'in algılanan rengiyle eşleşecek saf tek renkli bir ışığın tek dalga boyunu temsil eder. Dar spektruma sahip LED'ler için bu değerler genellikle birbirine yakındır, ancak renk belirtimi için daha alakalı parametre λd'dir.

10.2 Bu LED'i doğrudan bir voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?

Hayır. Bir LED'in ileri voltajı negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir ve birimden birime değişir. Doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamak, kontrolsüz bir akımın akmasına neden olacak, muhtemelen maksimum değeri aşacak ve cihazı yok edecektir. Her zaman bir seri direnç veya sabit akım sürücüsü gibi bir akım sınırlama mekanizması kullanın.

10.3 Işık şiddeti ve dalga boyu için neden bir sınıflandırma sistemi var?

Üretim varyasyonları, bireysel LED'ler arasında performansta hafif farklılıklara neden olur. Sınıflandırma, onları yakından eşleşen özelliklere sahip gruplara ayırır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için garanti edilmiş minimum/maksimum performansa (örneğin, parlaklık, renk) sahip parçalar satın almalarına olanak tanır, özellikle birden fazla LED kullanıldığında nihai üründe tutarlılık sağlar.

10.4 Reflow sırasında 260°C'deki 10 saniyelik sınırı aşarsam ne olur?

Zaman-sıcaklık profilini aşmak, birkaç arızaya neden olabilir: epoksi lensin termal stres çatlaması, iç silikon kapsülantın bozulması (kararmaya yol açar), tel bağlantılarının arızalanması veya yarı iletken çipin kendisine zarar gelmesi. Bu, azalmış ışık çıkışı, renk kayması veya tam cihaz arızası ile sonuçlanır.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

11.1 Tüketici Cihazı için Durum Göstergesi

Taşınabilir bir Bluetooth hoparlörde, tek bir LTST-S110KGKT güç/şarj durum göstergesi olarak kullanılabilir. Ana 3.3V veya 5V rayından bir akım sınırlama direnci üzerinden 10-15 mA'de sürüldüğünde, net, parlak bir yeşil ışık sağlar. 130 derecelik geniş görüş açısı, durumun neredeyse her açıdan görülebilmesini sağlar. Tasarım, doğru PCB ayak izini içermeli ve LED'in daha yüksek sürücü akımı gerektirecek derin renkli veya dağıtıcı bir lensin arkasına yerleştirilmediğinden emin olmalıdır.

11.2 Membran Tuş Takımı için Arka Aydınlatma

Tıbbi bir cihaz tuş takımı için, aynı yoğunluk sınıfından (örneğin, Kod N) birden fazla LED, çevreye eşit arka aydınlatma sağlamak için düzenlenebilir. Düzgün parlaklık sağlamak için uygun akım sınırlama dirençleri ile seri-paralel kombinasyonlarda bağlanırlar. Sınırlı bir alanda birçok LED aynı anda sürülüyorsa, termal yönetim dikkate alınmalıdır.

12. Teknoloji Tanıtımı

LTST-S110KGKT, bir substrat üzerinde büyütülmüş bir AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) yarı iletken malzeme kullanır. İleri bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler çipin aktif bölgesinde yeniden birleşir ve enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. AlInGaP alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini ve dolayısıyla yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler, bu durumda yeşil. Çip, bir leadframe paketine monte edilir, tel bağlantılıdır ve çipi koruyan ve ışık çıkış hüzmesini şekillendiren berrak bir epoksi lens ile kapsüllenir. Harici uçlardaki kalay kaplama, iyi lehimlenebilirlik ve oksidasyona karşı direnç sağlar.

13. Teknoloji Trendleri

SMD gösterge LED'lerindeki genel trend, daha yüksek verimlilik (birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıkışı), geliştirilmiş renk tutarlılığı ve doygunluğu ve daha yoğun PCB tasarımlarına olanak sağlamak için daha küçük paket boyutlarına doğru devam etmektedir. Ayrıca, daha yüksek sıcaklık ve nem gibi zorlu koşullar altında güvenilirliği artırmaya odaklanılmaktadır. Minyatürleştirme çabası devam etmekte olup, en alan kısıtlı uygulamalar için çip ölçekli paket (CSP) LED'ler daha yaygın hale gelmektedir. Ayrıca, kontrol elektroniğinin doğrudan LED die'si ile entegrasyonu (örneğin, sabit akım sürücüsü veya renk karıştırma için) devam eden bir gelişme alanıdır.