SMD LED LTST-B680QEKT Veri Sayfası - AlInGaP Kırmızı - 120mW - 2.6V - İngilizce Teknik Belge

1. Ürüne Genel Bakış

Bu belge, bir yüzey montaj cihazı (SMD) ışık yayan diyot (LED) için eksiksiz teknik özellikleri sağlar. Bu bileşen, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montaj süreçleri için tasarlanmıştır ve alanın kritik bir kısıt olduğu uygulamalar için uygundur. LED, kırmızı ışık üretmek için Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzeme kullanır ve modern elektronik tasarımlar için performans ve güvenilirlik dengesi sunar.

1.1 Özellikler ve Temel Avantajlar

LED, tasarımcılar ve üreticiler için belirgin avantajlar sunarak, çeşitli önemli endüstri standartlarına ve üretim gereksinimlerine uyacak şekilde tasarlanmıştır.

• Çevresel Uyumluluk: Cihaz, Tehlikeli Maddelerin Sınırlandırılması (RoHS) direktifine uygundur.
• Üretim Uyumluluğu: Endüstri standardı 8mm şerit üzerinde ve 7 inç makaralarda tedarik edilir, bu da yüksek hızlı otomatik pick-and-place montaj ekipmanlarıyla tam uyumlu olmasını sağlar.
• Proses Uyumluluğu: Paket, yüzey montaj teknolojisi (SMT) montaj hatlarında yaygın olarak kullanılan standart kızılötesi (IR) reflow lehimleme işlemlerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
• Güvenilirlik: Bileşen, JEDEC Nem Duyarlılık Seviyesi 3'e hızlandırılmış ön koşullandırma testine tabi tutulur; bu, lehimlemeden önce tipik taşıma ve depolama koşullarına uygun, sağlam bir paket yapısını gösterir.
• Elektriksel Arayüz: Entegre Devre (I.C.) uyumludur ve dijital kontrol devrelerine doğrudan entegrasyona olanak tanır.

1.2 Hedef Uygulamalar ve Pazarlar

Kompakt boyutu, güvenilirliği ve performans özellikleri nedeniyle, bu LED geniş bir elektronik ekipman yelpazesini hedeflemektedir. Başlıca uygulama alanları şunlardır:

• Telekomünikasyon Ekipmanları: Router, modem ve ağ anahtarları üzerindeki durum göstergeleri.
• Ofis Otomasyonu: Yazıcılar, tarayıcılar ve çok fonksiyonlu cihazlardaki gösterge ışıkları.
• Tüketici Elektroniği: Ev aletleri ve ses/video ekipmanlarında ön panellerin arka aydınlatması, güç durum göstergeleri ve işlevsel semboller.
• Endüstriyel Ekipman: Makine durumu, arıza göstergesi ve operasyonel geri bildirim panelleri.
• Genel Amaçlı: Kompakt, parlak ve güvenilir bir kırmızı durum göstergesi veya sembolik aydınlatma gerektiren herhangi bir uygulama.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, LED'in elektriksel, optik ve termal özelliklerine ilişkin ayrıntılı ve nesnel bir analiz sunar. Bu parametreleri anlamak, doğru devre tasarımı ve uzun vadeli performansın sağlanması için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bunlar normal çalışma koşulları değildir.

• Power Dissipation (Pd): 120 mW. Bu, cihazın hasar görmeden ısı olarak dağıtabileceği maksimum güç miktarıdır. Bu sınırın aşılması, yarı iletken bağlantının aşırı ısınma riski taşır.
• Tepe İleri Akımı (I_FP): 80 mA. Bu, aşırı ısınmayı önlemek için genellikle darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) belirtilen izin verilen maksimum anlık ileri akımdır.
• Sürekli İleri Akım (I_F): 50 mA. Bu, belirtilen ortam sıcaklığı koşullarında sürekli olarak uygulanabilen maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R): 5 V. Bu değerden daha yüksek bir ters voltaj uygulamak, LED bağlantısında çöküşe ve felaket bir arızaya neden olabilir. Veri sayfası, cihazın ters işlem için tasarlanmadığını açıkça belirtmektedir.
• Operating & Storage Temperature Range: -40°C ila +100°C. Bu, hem aktif çalışma hem de aktif olmayan depolama için çevresel sıcaklık sınırlarını tanımlar ve paket ile çipin malzeme bütünlüğünü garanti eder.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler standart test koşullarında (Ta=25°C, I_F=20mA) ölçülür ve cihazın performansını tanımlar.

• Işık Şiddeti (I_V): 450 - 1120 mcd (millicandela). Bu, insan gözünün fotopik tepkisine uyacak şekilde filtrelenmiş bir sensörle ölçülen LED'in algılanan parlaklığıdır. Geniş aralık, bir sınıflandırma sistemi ile yönetilir (Bkz. Bölüm 3).
• Görüş Açısı (2θ)_1/2): 120 derece (tipik). Bu, ışık şiddetinin tepe (eksen üzeri) değerinin yarısına düştüğü tam açıdır. 120°'lik bir açı, durum göstergeleri için uygun, geniş, dağınık bir yayılım modelini gösterir.
• Tepe Yayılım Dalgaboyu (λ_P): 631 nm (tipik). Bu, spektral güç çıkışının en yüksek olduğu dalga boyudur. AlInGaP malzemesinin fiziksel bir özelliğidir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): 624 nm (tipik). Bu, LED'in rengiyle en iyi eşleşen, insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur. CIE kromatiklik koordinatlarından türetilmiştir. Tolerans +/- 1nm'dir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ): 15 nm (tipik). Bu, yayılan dalga boyları aralığını gösteren spektral saflığı ölçer. Daha dar yarı genişlik, daha monokromatik (saf) bir renk olduğunu gösterir.
• İleri Yönlü Gerilim (V_F): 20mA'de 1.8V (Min) ila 2.6V (Max). Bu, LED çalışırken üzerindeki gerilim düşüşüdür. Devre tasarımı, tutarlı akımı sağlamak için bu değişimi hesaba katmalıdır.
• Ters Yönlü Akım (I_R): V_R=5V. Bu, yalnızca test amaçları için geçerli olan, ters bir voltaj uygulandığında akan küçük sızıntı akımıdır.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Yarı iletken üretimindeki doğal varyasyonları yönetmek için LED'ler performans gruplarına (bin) ayrılır. Bu, tasarımcıların belirli parlaklık gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti Binning

Işık şiddeti, her birinin minimum ve maksimum değeri olan farklı sınıflara ayrılmıştır. Her sınıf içindeki tolerans +/-%11'dir.

• U1 Sınıfı: 450.0 mcd (Min) ila 560.0 mcd (Max)
• Bin U2: 560.0 mcd (Min) ila 680.0 mcd (Max)
• Bin V1: 680.0 mcd (Min) ila 900.0 mcd (Max)
• Bin V2: 900.0 mcd (Min) ila 1120.0 mcd (Max)

Tasarımcılar, bir montajda birden fazla birim arasında parlaklık tutarlılığını sağlamak için sipariş verirken gerekli bin kodunu belirtmelidir. Mutlak parlaklığın daha az kritik olduğu uygulamalarda, daha geniş bir bin aralığı veya belirli bir bin belirtilmemesi kabul edilebilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasında belirli grafiksel eğriler referans gösterilse de (örneğin, Şekil 1, Şekil 5), bunların tasarım için taşıdığı anlamlar kritik öneme sahiptir.

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

İleri yön akımı (I_F) ve ileri voltaj (V_F) doğrusal değildir, standart bir diyota benzer. 20mA'de belirtilen V_F aralığı (1.8V-2.6V) temel tasarım noktasıdır. LED'i sabit bir voltaj yerine sabit bir akımla sürmek, kararlı ışık çıkışını sağlamak ve termal kaçak oluşmasını önlemek için gereklidir, çünkü V_F sıcaklık arttıkça azalır.

4.2 Işık Şiddeti vs. İleri Akım

Işık çıkışı (I_V), çalışma aralığında ileri akımla yaklaşık olarak orantılıdır. Ancak, çok yüksek akımlarda artan ısı nedeniyle verim düşebilir. Önerilen 20mA test koşulunda veya altında çalıştırmak, optimum performans ve uzun ömür sağlar.

4.3 Spektral Dağılım

Spektral çıkış eğrisi, 631 nm tepe dalga boyu etrafında merkezlenmiştir ve tipik yarı genişliği 15 nm'dir. Bu, kırmızının özel tonunu tanımlar. Baskın dalga boyu (624 nm), birden fazla LED'in aynı görünmesi gereken uygulamalarda renk eşleştirmesi için kilit parametredir.

4.4 Sıcaklığa Bağımlılık

LED performansı sıcaklığa duyarlıdır. Tipik olarak, bağlantı sıcaklığı arttıkça ışık şiddeti azalır. Geniş çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ila +100°C), cihazın aşırı ortamlarda çalışacak şekilde derecelendirildiğini gösterir, ancak çıkış değişiklik gösterecektir. Yüksek parlaklık ve ömür için, yüksek akım veya yüksek ortam sıcaklığı uygulamalarında PCB üzerinde uygun termal yönetim gereklidir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Fiziksel Boyutlar ve Polarite

LED, bir EIA standardı SMD paket ayak izine uygundur. Veri sayfasında uzunluk, genişlik, yükseklik ve bacak aralığı dahil olmak üzere ayrıntılı ölçülü çizimler sağlanmıştır. Tüm ölçüler milimetre cinsinden olup standart tolerans ±0.2 mm'dir. Paket, ışığı dağıtmayan ve doğal AlInGaP kırmızı renginin görülmesini sağlayan su berraklığında bir lense sahiptir. Polarite (anot ve katot), bileşen gövdesi üzerindeki fiziksel işaretlerle belirtilmiştir ve doğru çalışmayı sağlamak için yerleştirme sırasında bu işaretlere dikkat edilmelidir.

5.2 Önerilen PCB Yüzey Deseni

Kızılötesi veya buhar fazı reflow lehimleme için önerilen bir baskılı devre kartı bağlantı pedi düzeni sağlanmıştır. Güvenilir lehim bağlantıları elde etmek, reflow sırasında uygun kendi kendine hizalamanın sağlanması ve LED jonksiyonundan uzakta etkili ısı dağılımı için bu yüzey deseninin takip edilmesi çok önemlidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Cihaz kurşunsuz (Pb-free) IR yeniden akış lehimleme işlemleriyle uyumludur. Önerilen profil J-STD-020B standardına dayanmaktadır. Temel parametreler şunları içerir:

• Ön Isıtma Sıcaklığı: 150°C ila 200°C.
• Ön Isıtma Süresi: Maksimum 120 saniye.
• Tepe Vücut Sıcaklığı: Maksimum 260°C.
• Sıvı Faz Üzerinde Geçen Süre: Standart JEDEC limitleri dahilinde olması önerilir (tipik olarak 60-150 saniye).
• Maksimum Lehimleme Döngüsü: İki kez.

Optimal profilinin, spesifik PCB tasarımına, lehim pastasına ve fırına bağlı olduğu vurgulanmaktadır. JEDEC tabanlı profil hedef olarak kullanılmalı, nihai ayarlamalar lehim pastası üreticisi önerileri ve kart düzeyinde karakterizasyona dayanarak yapılmalıdır.

6.2 El Lehimleme

El ile lehimleme gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır:

• Havya Sıcaklığı: Maksimum 300°C.
• Lehimleme Süresi: Bağlantı başına maksimum 3 saniye.
• Tekrar Sayısı: Yalnızca bir kez. Tekrarlanan ısıtma, paketi ve iç die bağlantısını hasara uğratabilir.

6.3 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca belirtilen çözücüler kullanılmalıdır. Veri sayfası, LED'in oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan daha kısa süre daldırılmasını önerir. Belirtilmemiş veya aşındırıcı kimyasal temizleyiciler, plastik lensi ve paket malzemesini hasara uğratabilir.

7. Depolama ve Kullanım Uyarıları

7.1 Nem Hassasiyeti ve Depolama

LED paketi nem hassastır. Ortam nemine uzun süre maruz kalmak, yüksek sıcaklıklı reflow lehimleme işlemi sırasında patlamış mısır çatlamasına neden olabilir.

• Mühürlü Paket: Cihazlar ≤30°C sıcaklıkta ve ≤%70 Bağıl Nem (RH) koşullarında saklanmalıdır. Orijinal nem geçirmez torbada kurutucu ile raf ömrü bir yıldır.
• Paket Açıldı: Mühürlü torba açıldıktan sonra, depolama ortamı 30°C ve %60 RH'yi aşmamalıdır.
• Kullanım Ömrü: Orijinal ambalajından çıkarılan bileşenler, 168 saat (7 gün) içinde IR yeniden akış lehimlemeye tabi tutulmalıdır.
• Uzatılmış Depolama: 168 saati aşan depolama için, LED'ler kurutuculu kapalı bir kapta veya bir nitrojen kurutucu içinde muhafaza edilmelidir.
• Kurutma: 168 saatlik taban ömrünü aşan bileşenler, emilmiş nemi gidermek için montajdan önce yaklaşık 60°C'de en az 48 saat fırınlanmalıdır.

7.2 Sürücü Devre Tasarımı

LED, akımla sürülen bir cihazdır. Özellikle birden fazla LED'i paralel olarak sürerken, düzgün parlaklığı sağlamak ve akım paylaşımını önlemek için her LED ile seri olarak bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır. Veri sayfası, küçük V farklarından kaynaklanan düzensiz akım dağılımı nedeniyle eşit olmayan parlaklığa ve potansiyel arızaya yol açabilecek olan, LED'leri bireysel dirençler olmadan doğrudan paralel bağlamaya (Devre B) kıyasla bu konfigürasyonu (Devre A) şiddetle önerir._F Birimler arasındaki farklılıklar.

8. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

8.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşen, 7 inç (178 mm) çapındaki makaralara sarılmış kabartmalı taşıyıcı bant içinde otomatik montaj için tedarik edilir.

• Cep Aralığı: 8 mm.
• Makara Başına Miktar: 2000 adet.
• Minimum Sipariş Miktarı (MOQ): Kalan miktarlar için 500 adet.
• Kapak Bandı: Boş bileşen yuvaları üst kapak bandı ile kapatılır.
• Eksik Bileşenler: Paketleme spesifikasyonuna göre, art arda en fazla iki eksik lamba (boş yuva) kabul edilebilir.
• Standart: Paketleme, ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygundur.

9. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

9.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu LED, ofis otomasyonu, telekomünikasyon, ev aletleri ve genel endüstriyel kontroller dahil olmak üzere sıradan elektronik ekipmanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Durum göstergesi, ön paneldeki sembollerin arka aydınlatması ve genel amaçlı ışıklı sinyalizasyon için uygundur.

9.2 Tasarım Hususları

• Akım Kontrolü: İleri akımı ayarlamak için her zaman bir seri direnç veya özel bir sabit akım sürücüsü kullanın. Doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamayın.
• Termal Yönetim: Paket küçük olsa da, özellikle maksimum sürekli akım (50mA) yakınında çalışırken, PCB pedlerinde ısı emici görevi görecek yeterli bakır alan sağlayın.
• ESD Koruması: Hassas olarak açıkça belirtilmemiş olsa da, LED'leri standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemleriyle kullanmak iyi bir uygulama olarak kabul edilir.
• Optik Tasarım: Su berraklığındaki lens, 120° görüş açısına sahip odaklanmış bir ışın demeti üretir. Daha geniş veya daha dağınık aydınlatma için harici lensler veya ışık kılavuzları gerekli olabilir.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu bağımsız veri sayfasında diğer parça numaralarıyla doğrudan bir karşılaştırma sunulmamış olsa da, bu bileşenin temel farklılaştırıcı özellikleri şu şekilde çıkarılabilir:

• Material (AlInGaP): GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla kırmızı LED'ler için yüksek verimlilik ve iyi renk kararlılığı sunar.
• Geniş Görüş Açısı (120°): Geniş görünürlük sağlayarak, panel monte durum göstergeleri için mükemmel bir seçenek oluşturur.
• JEDEC Seviye 3 Ön Koşullandırma: Ultra kuru depolama gerektirmeden çoğu ticari uygulama için uygun, iyi düzeyde bir nem direncini gösterir ve lojistiği basitleştirir.
• Standartlaştırılmış Paketleme: EIA paket standartlarına ve ANSI/EIA-481 makara spesifikasyonlarına uyum, otomatik montaj hatlarına sorunsuz entegrasyon sağlar.

11. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED'i akım sınırlayıcı direnç olmadan sürebilir miyim?
A: Hayır. Bir LED kontrollü bir akımla sürülmelidir. Doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamak aşırı akım akışına neden olarak cihazı anında tahrip edebilir. Daima seri bir direnç veya sabit akım devresi kullanın.

Q: Sipariş verirken "Bin Kodu" ne anlama gelir?
A: Bin kodu (örneğin, V1, U2), o partideki LED'lerin garanti edilen minimum ve maksimum ışık şiddetini belirtir. Bir bin belirtmek, ürününüzdeki tüm LED'ler arasında parlaklık tutarlılığını sağlar. Renk tutarlılığı kritikse, dalga boyu binlerini de belirtmeniz gerekebilir.

Q: Bu LED'leri poşeti açtıktan sonra ne kadar süre saklayabilirim?
C: Güvenilir bir lehimleme için, ≤30°C/%60 RH ortamda saklandığında 168 saat (7 gün) içinde kullanmalısınız. Daha uzun süre saklanırsa, kullanımdan önce 60°C'de 48 saat tavlanmalıdır.

S: Bu LED otomotiv veya tıbbi uygulamalar için uygun mudur?
C: Veri sayfasında, sıradan elektronik ekipmanlar için tasarlandığı belirtilmektedir. Olağanüstü güvenilirlik gerektiren veya arızanın güvenliği tehlikeye atabileceği (havacılık, otomotiv, tıbbi, yaşam destek) uygulamalar için, uygunluğu değerlendirmek ve bileşeni o spesifik kullanım için nitelendirmek amacıyla üretici ile istişare yapılması gerekmektedir.

S: Bu SMD LED için dalga lehimleme kullanabilir miyim?
C: Veri sayfası yalnızca IR yeniden akış ve el lehimleme için yönergeler sağlar. Bu tür SMD bileşenleri, termal şok ve kirlenme potansiyeli nedeniyle genellikle dalga lehimleme için önerilmez. Yeniden akış lehimleme, amaçlanan ve önerilen montaj işlemidir.

12. Pratik Tasarım Örneği

Senaryo: 5V DC hattı ile çalışan bir cihaz için bir güç "AÇIK" göstergesi tasarlanıyor. Amaç, yaklaşık 15mA ileri akım ile (daha uzun ömür için 20mA test noktasının altında) iyi bir görünürlük sağlamaktır.

Hesaplama:
Tipik bir ileri voltaj (V_F) 2.2V olarak kabul edilir.
Seri direnç (R_S) üzerindeki gerekli voltaj düşümü: V_kaynağı - V_F = 5V - 2.2V = 2.8V.
Ohm Kanunu kullanılarak: R_S = V / I = 2.8V / 0.015A = 186.67 Ω.
En yakın standart direnç değeri 180 Ω veya 200 Ω'dur.

Seçim: 180 Ω'luk bir direnç seçin. Akımın yeniden hesaplanması: I = (5V - 2.2V) / 180Ω ≈ 15.6mA. Bu güvenlidir ve sınırlar içindedir.
Dirençte Güç: P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044W. Standart bir 1/8W (0.125W) veya 1/10W direnç yeterlidir.

PCB Yerleşimi: 180Ω direnci LED'in anodu ile seri olarak yerleştirin. LED pedleri için veri sayfasındaki önerilen lehim yüzeyi desenini takip edin ve ısı dağılımı için yeterli bakır alan sağlayın. PCB ipek baskısına polarite işaretlemesi (örneğin, anot için "+") ekleyin.

13. Çalışma Prensibi

Işık yayan diyotlar, elektrik enerjisini elektrolüminesans adı verilen bir süreçle doğrudan ışığa dönüştüren yarı iletken cihazlardır. P-n eklemine ileri yönde bir voltaj uygulandığında, n-tipi malzemeden gelen elektronlar aktif bölgede p-tipi malzemeden gelen oyuklarla yeniden birleşir. Bir AlInGaP LED'de, bu yeniden birleşme olayı enerjiyi foton (ışık parçacıkları) formunda açığa çıkarır. Yayılan ışığın spesifik dalga boyu (rengi), bu durumda ~624-631 nm'de kırmızı, çipin yapımında kullanılan Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Su berraklığındaki epoksi paket, yarı iletken die'yi kapsüller ve korur, ışık çıktısını şekillendirmek için merceği oluşturur ve elektriksel bağlantıları ile mekanik desteği sağlayan metal kurşun çerçeveyi içerir.

14. Teknoloji Trendleri

Bu gibi SMD LED'lerin geliştirilmesi, optoelektronik ve elektronik üretimindeki daha geniş trendlerin bir parçasıdır. Bu tür bileşenleri etkileyen temel trendler şunları içerir:

• Küçültme: Daha yoğun PCB düzenleri ve daha kompakt nihai ürünler sağlamak için daha küçük paket boyutlarına yönelik sürekli talep.
• Artan Verimlilik: Devam eden malzeme bilimi araştırmaları, renkli LED'lerin ışık etkinliğini (watt başına lümen) iyileştirerek belirli bir ışık çıktısı için güç tüketimini azaltmayı amaçlamaktadır.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik: Paketleme malzemelerindeki (epoksi, silikon) ve çip montaj tekniklerindeki iyileştirmeler, yüksek sıcaklık ve yüksek nem koşullarında daha uzun çalışma ömrüne ve daha iyi performansa yol açar.
• Standardizasyon: Endüstri standardı ayak izlerinin, makara boyutlarının ve performans metriklerinin (JEDEC MSL derecelendirmeleri gibi) benimsenmesi, tedarik zincirini kolaylaştırır ve mühendisler için tasarım sürecini basitleştirir.
• Entegrasyon: Bu ayrık bir bileşen olmasına rağmen, kontrol elektroniğinin (akım regülatörleri veya sürücüler gibi) doğrudan LED paketlerine entegre edilerek "akıllı" LED modüllerinin oluşturulması yönünde bir eğilim bulunmaktadır.