SMD LED 0201 Kırmızı AlInGaP Veri Sayfası - Boyutlar 0.6x0.3x0.25mm - Gerilim 1.7-2.4V - Güç 72mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, 0201 paket boyutunda bir minyatür yüzey montaj cihazı (SMD) ışık yayan diyot (LED) için özellikleri detaylandırır. Cihaz, kırmızı ışık çıkışı üretmek için Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) teknolojisini kullanır. Son derece kompakt boyutları, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montaj süreçleri ve alanın kritik olduğu uygulamalar için uygun hale getirir.

1.1 Temel Avantajlar

• Minyatür Ayak İzi:0201 paketi, standartlaştırılmış en küçük SMD LED ayak izlerinden biridir ve yüksek yoğunluklu PCB tasarımlarına olanak tanır.
• Otomasyon Uyumluluğu:Yüksek hızlı otomatik yerleştirme ekipmanları ve standart kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçleriyle uyumluluk için tasarlanmıştır.
• RoHS Uyumluluğu:Cihaz, Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) direktiflerine uygun olarak üretilmiştir.
• IC Uyumluluğu:Elektriksel özellikler, entegre devre çıkışlarıyla doğrudan arayüz oluşturmaya izin verir.

1.2 Hedef Pazarlar ve Uygulamalar

Bu LED, küçük boyut ve güvenilir gösterge gerektiren geniş bir tüketici ve endüstriyel elektronik yelpazesi için tasarlanmıştır.

• Taşınabilir Elektronik:Cep telefonları, tabletler, dizüstü bilgisayarlar ve giyilebilir cihazlarda durum göstergeleri.
• Ağ ve İletişim Ekipmanları:Yönlendiriciler, anahtarlar ve modemlerde bağlantı/aktivite ışıkları.
• Ev Aletleri ve Ofis Otomasyonu:Güç, mod veya fonksiyon göstergeleri.
• Ön Panel Arka Aydınlatma:Semboller, ikonlar veya düğmeler için aydınlatma.
• Genel Durum/Sinyal Aydınlatma:Kompakt, parlak bir görsel gösterge gerektiren herhangi bir uygulama.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

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

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bunlar, herhangi bir koşulda, geçici olarak bile aşılmaması gereken stres limitleridir. Bu limitlerin ötesinde çalışma, kalıcı hasara neden olabilir.

• Güç Dağılımı (Pd):72 mW. Bu, ısı olarak izin verilen maksimum güç kaybıdır. Bunu aşmak, aşırı ısınmaya ve ömrün kısalmasına yol açabilir.
• Tepe İleri Akımı (I_FP):80 mA. Bu yalnızca palslı koşullar altında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms pals genişliği) izin verilir. Sürekli DC çalışma için değildir.
• DC İleri Akımı (I_F):30 mA. Bu, güvenilir uzun vadeli çalışma için önerilen maksimum sürekli ileri akımdır.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +85°C. Cihazın bu ortam sıcaklığı aralığında çalışacağı garanti edilir.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C. Cihaz, güç verilmediğinde bu aralıkta hasar görmeden saklanabilir.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler, aksi belirtilmedikçe, 25°C ortam sıcaklığında ve 20 mA ileri akım (I_F) ile standart test koşullarında ölçülür.

• Işık Şiddeti (I_V):170 - 340 mcd (min - maks). Bu, insan gözü tepkisine (CIE eğrisi) göre filtrelenmiş bir sensör tarafından ölçülen LED'in algılanan parlaklığıdır. Geniş aralık, bir sınıflandırma sisteminin kullanıldığını gösterir (Bkz. Bölüm 3).
• Görüş Açısı (2θ_1/2):110° (tipik). Bu, ışık şiddetinin tepe (eksen üzeri) değerinin yarısına düştüğü tam açıdır. 110°'lik bir açı, çok geniş bir görüş konisi sağlar.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu (λ_p):624 nm (tipik). Bu, optik emisyon spektrumunun en yüksek noktasındaki dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):617 - 630 nm. Bu, CIE renklilik diyagramından türetilir ve algılanan rengi (kırmızı) en iyi tanımlayan tek dalga boyunu temsil eder.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):15 nm (tipik). Bu, spektral saflığı gösterir; daha küçük bir değer daha monokromatik bir renk anlamına gelir.
• İleri Gerilim (V_F):1.7 - 2.4 V. LED 20 mA ile sürüldüğünde LED üzerindeki gerilim düşümü. Bu aralık da sınıflandırmaya tabidir.
• Ters Akım (I_R):V_R= 5V'da 100 μA (maks). Cihaz ters öngerilimli çalışma için tasarlanmamıştır; bu parametre yalnızca kaçak testi amaçlıdır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde tutarlılığı sağlamak için LED'ler, temel parametrelere göre sınıflandırılır (binned). Bu, tasarımcıların uygulamaları için belirli parlaklık ve gerilim gereksinimlerini karşılayan parçaları seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti (I_V) Sınıflandırması

LED'ler, 20 mA'de ölçülen ışık şiddetlerine göre sınıflara ayrılır.

• Sınıf Kodu S1:Minimum 170.0 mcd, Maksimum 240.0 mcd.
• Sınıf Kodu S2:Minimum 240.0 mcd, Maksimum 340.0 mcd.
• Her sınıf içi tolerans ±%11'dir.

3.2 İleri Gerilim (V_F) Sınıflandırması

LED'ler ayrıca 20 mA'deki ileri gerilim düşümlerine göre sınıflandırılır; bu, paralel devrelerde akım eşleştirmesi ve güç kaynağı tasarımı için önemlidir.

• Sınıf Kodu D2:Minimum 1.7 V, Maksimum 2.0 V.
• Sınıf Kodu D3:Minimum 2.0 V, Maksimum 2.2 V.
• Sınıf Kodu D4:Minimum 2.2 V, Maksimum 2.4 V.
• Her sınıf içi tolerans ±0.10 V'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasında belirli grafiksel verilere atıfta bulunulurken, bu tür LED'ler için tipik performans eğilimleri aşağıda açıklanmıştır.

4.1 Akım - Gerilim (I-V) Karakteristiği

Bir LED, diyot benzeri bir I-V eğrisi sergiler. İleri gerilim (V_F), akımla logaritmik olarak artar. 20 mA'de belirtilen V_F aralığı, akım sınırlayıcı devreyi (genellikle seri bir direnç) tasarlamak için kritiktir.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Işık çıkışı (I_V), önemli bir aralıkta ileri akıma (I_F) yaklaşık olarak orantılıdır. Ancak, artan ısı nedeniyle çok yüksek akımlarda verim düşebilir. Önerilen 20-30 mA veya altında çalışmak, optimum performans ve uzun ömür sağlar.

4.3 Sıcaklık Bağımlılığı

LED performansı sıcaklığa duyarlıdır. Tipik olarak, ileri gerilim (V_F), bağlantı sıcaklığı arttıkça azalırken, ışık şiddeti de azalır. -40°C ila +85°C'lik belirtilen çalışma sıcaklığı aralığı, garanti edilen performans için limitleri tanımlar.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, EIA standardı 0201 paket şekline uygundur. Ana boyutlar (milimetre cinsinden) yaklaşık olarak uzunluk 0.6mm, genişlik 0.3mm ve yükseklik 0.25mm'dir. Toleranslar tipik olarak ±0.2mm'dir. Lens su berraklığındadır ve AlInGaP çipi kırmızı ışık yayar.

5.2 Önerilen PCB Pad Tasarımı

PCB için bir lehim pedi deseni (footprint), IR reflow sırasında uygun lehimleme ve mekanik stabilite sağlamak için verilmiştir. Tasarım tipik olarak, iyi bir lehim fileto oluşumunu kolaylaştırmak için cihazın terminallerinden biraz daha büyük iki dikdörtgen ped içerir.

5.3 Polarite Tanımlama

0201 paketi için polarite, genellikle bileşen gövdesindeki bir işaretle veya şerit ve makara paketlemenin iç yapısıyla belirtilir. Katot tipik olarak tanımlanır. Tasarımcılar, doğru yerleştirmeyi sağlamak için şerit yönlendirme diyagramına başvurmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

Cihaz, kurşunsuz (Pb-free) kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçleriyle uyumludur. J-STD-020B'ye göre önerilen bir profil, ana limitlerle birlikte sağlanır:

• Ön Isıtma:150-200°C, maksimum 120 saniye.
• Tepe Sıcaklığı:Maksimum 260°C.
• Sıvı Faz Üstü Süre:Termal hasar olmadan uygun bağlantı oluşumunu sağlamak için standart profil limitleri içinde olması önerilir.

Not:Gerçek profil, kart kalınlığı, bileşen yoğunluğu ve lehim macunu özellikleri dikkate alınarak, belirli PCB montajı için karakterize edilmelidir.

6.2 Depolama ve Kullanım

• Nem Hassasiyeti:Cihazlar, nem bariyerli torbalarda kurutucu ile paketlenmiştir. Orijinal torba açıldıktan sonra, bileşenler ortam nemine karşı hassastır.
• Kullanım Ömrü:Kuru paket torbası açıldıktan sonra, ≤ 30°C / %60 RH'de saklanırsa, IR reflow'un 168 saat (7 gün) içinde tamamlanması önerilir.
• Uzatılmış Depolama:168 saatten fazla depolama için, reflow sırasında "patlamayı" önlemek amacıyla bileşenler lehimlemeden önce yeniden kurutulmalıdır (örn., 60°C'de 48 saat).

6.3 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca izopropil alkol (IPA) veya etil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. Daldırma normal sıcaklıkta ve bir dakikadan az süreyle yapılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasallar LED paketine zarar verebilir.

7. Paketleme ve Sipariş

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşenler, 12mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde, 7 inç (178mm) çapında makaralara sarılı olarak tedarik edilir.

• Makara Başına Miktar:4000 adet.
• Minimum Sipariş Miktarı (MOQ):Kalan miktarlar için 500 adet.
• Paketleme Standartları:ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygundur.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Sürücü Devre Tasarımı

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Özellikle birden fazla LED paralel bağlandığında, tekdüze parlaklığı sağlamak için her LED'in ideal olarak kendi akım sınırlayıcı direnci olmalıdır. LED'leri seri bağlamak, aynı akımı sağlayarak yoğunluk eşleşmesini teşvik eder.

8.2 Termal Yönetim

Güç dağılımı düşük olsa da (maks 72mW), uygun PCB düzeni ısının dağılmasına yardımcı olabilir. Lehim pedleri etrafında yeterli bakır alan sağlamak ve PCB üzerinde yerel sıcak noktalara yerleştirmekten kaçınmak, uzun vadeli güvenilirliğe katkıda bulunur.

8.3 Tasarım Doğrulama

Minyatür boyut nedeniyle, lehimleme sonrası görsel muayene büyütme gerektirebilir. Elektriksel test, seçilen sınıf kodları için ileri gerilim ve ışık çıkışının beklenen aralıklarda olduğunu doğrulamalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu bileşenin temel farklılaşması, paket boyutunda yatmaktadır. 0201 ayak izi, 0402 veya 0603 SMD LED'ler gibi yaygın alternatiflerden önemli ölçüde daha küçüktür. Bu, daha yüksek bileşen yoğunluğuna ve daha kompakt nihai ürünlere olanak tanır. Dezavantajı, daha büyük paketlere kıyasla biraz daha düşük maksimum güç dağılımı ve daha hassas montaj ekipmanı ihtiyacı olabilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 Bu LED'i doğrudan 3.3V veya 5V mantık çıkışından sürebilir miyim?

Hayır. Her zaman seri bir akım sınırlayıcı direnç gereklidir. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_kaynak- V_F) / I_F. Muhafazakar bir tasarım için maksimum V_F(2.4V) kullanılarak, 3.3V kaynak ve 20mA hedef I_F ile, R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω. Standart 47Ω'luk bir direnç uygun olacaktır.

10.2 Sınıflandırma neden önemlidir?

Sınıflandırma, bir üretim partisi içinde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlar. Birden fazla LED'in yan yana kullanıldığı uygulamalarda (örn., bir gösterge paneli), parlaklık veya renk tonunda görünür farklılıklardan kaçınmak için aynı yoğunluk ve gerilim sınıfı kodlarını belirtmek çok önemlidir.

10.3 Mutlak maksimum DC akımı aşarsam ne olur?

30 mA DC'nin üzerinde çalışmak, bağlantı sıcaklığını güvenli limitlerin ötesine çıkarır. Bu, lümen azalmasını (LED zamanla söner) hızlandırır ve felaket bir arızaya yol açabilir. Devreleri her zaman önerilen DC ileri akım sınırları içinde çalışacak şekilde tasarlayın.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:Tek bir kırmızı durum LED'ine sahip kompakt bir IoT sensör modülü tasarlama. 4 katmanlı PCB üzerinde alan son derece sınırlıdır.

Uygulama:0201 LED, minimum ayak izi nedeniyle seçilmiştir. Kartın kenarına yakın bir yere yerleştirilir. LED anodu ile 3.3V mikrodenetleyicinin bir GPIO pini arasına seri olarak 47Ω, 0201 boyutunda bir direnç yerleştirilir. GPIO, açık drenaj çıkışı olarak yapılandırılır, aktif olduğunda akımı toprağa çeker. Katot GPIO pinine, anot ise direnç üzerinden 3.3V'a bağlanır. Bu konfigürasyon, MCU'nun GPIO'yu düşük seviyeye çekerek LED'i yakmasına olanak tanır. PCB düzeninde veri sayfasındaki lehim pedi deseni kullanılır. Montaj firmasına bileşenin nem hassasiyet seviyesi (MSL) ve kontrollü bir reflow profili ihtiyacı bildirilir.

12. Çalışma Prensibi

Bu LED, Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzemesine dayanır. İleri bir gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletken bağlantının aktif bölgesine enjekte edilir. Yeniden birleşmeleri, enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. AlInGaP alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyuna (renk) karşılık gelir - bu durumda, kırmızı spektrumda (~624 nm). Su berraklığındaki epoksi lens, yarı iletken çipi kapsüller ve ışık çıkış huzmesini şekillendirir.

13. Teknoloji Trendleri

Gösterge LED'lerindeki genel eğilim, elektronik cihazların küçültülmesini desteklemek için daha küçük paket boyutlarına (0201 ve 01005 gibi) doğru devam etmektedir. Ayrıca, verimliliği artırmaya (birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıkışı) ve zorlu koşullar altında güvenilirliği iyileştirmeye odaklanılmaktadır. Ayrıca, diğer pasif bileşenler veya sürücülerle çoklu çip modüllerine entegrasyon bir gelişme alanı olsa da, bu gibi ayrık LED'ler birçok uygulamada tasarım esnekliği ve maliyet etkinliği için temel kalır.