SMD LED 23-22C/S2BHC-B30/2A Veri Sayfası - 2.3x2.2mm - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - Parlak Turuncu ve Mavi - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

23-22C/S2BHC-B30/2A, yüksek yoğunluklu kart uygulamaları için tasarlanmış kompakt, yüzeye montajlı bir LED bileşenidir. İki farklı çip türünde mevcuttur: AlGaInP malzemesi kullanarak Parlak Turuncu renk yayan S2 çipi ve InGaN malzemesi kullanarak Mavi renk yayan BH çipi. Her iki varyant da su berraklığında reçine paketleme içerisindedir. Başlıca avantajları arasında, lead-frame LED'lere kıyasla önemli ölçüde azaltılmış kapladığı alan, nihai ürünlerin küçültülmesini sağlaması, depolama gereksinimlerini azaltması ve otomatik montaj süreçlerine uygunluğu yer alır. Cihaz, RoHS, EU REACH ve halojensiz gereksinimleri de dahil olmak üzere temel çevresel ve güvenlik standartlarına uygundur.

1.1 Temel Özellikler ve Hedef Pazar

LED, 7 inç çapında bir makarada 8mm şerit üzerinde paketlenmiştir ve bu da onu yüksek hızlı otomatik pick-and-place ekipmanlarıyla tam uyumlu hale getirir. Standart kızılötesi ve buhar fazlı reflow lehimleme süreçleriyle kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Aynı paket alanı içindeki çok renkli yeteneği, tasarım esnekliği sunar. Başlıca hedef uygulamaları arasında tüketici elektroniğinde gösterge panelleri, anahtarlar ve LCD ekranlar için arka aydınlatma ile telefon ve faks makineleri gibi telekomünikasyon cihazlarındaki durum göstergeleri yer alır. Genel amaçlı doğası, aynı zamanda alanın kısıtlı olduğu çok çeşitli gösterge ve aydınlatma görevleri için uygun hale getirir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, mutlak maksimum değerler ve elektro-optik özellikler tablolarında tanımlandığı şekilde elektriksel, optik ve termal spesifikasyonların detaylı, objektif bir analizini sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazın her iki çip türü için maksimum ters voltaj (VR) değeri 5V'dur. Sürekli ileri akım (IF) değeri 25mA olarak belirlenmiştir. Ancak, tepe ileri akım (IFP) kapasitesi farklılık gösterir: S2 (Turuncu) çipi, 1/10 görev döngüsü ve 1kHz'de 60mA darbe akımlarını kaldırabilirken, BH (Mavi) çipi aynı koşullar altında 100mA'yi kaldırabilir. Bu, InGaN tabanlı mavi LED için daha yüksek geçici akım toleransına işaret eder. Güç dağılımı (Pd) değerleri, S2 çipi için 60mW ve BH çipi için 95mW'dır ve bu da yarı iletken malzemelerin farklı termal özelliklerini yansıtır. Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +85°C olarak belirtilmiş olup, depolama sıcaklığı aralığı -40°C ila +90°C ile biraz daha geniştir.

2.2 Ta=25°C'de Elektro-Optik Özellikler

10mA ileri akım standart test koşulu altında, her iki çip için tipik ışık şiddeti (Iv) 22.5mcd'dir ve bin yapısı tarafından tanımlanan maksimum değer 57.0mcd'dir. Görüş açısı (2θ1/2), reflektör tipi bir SMD paketi için tipik olan geniş 130 derecedir ve geniş, dağınık aydınlatma sağlar. S2 çipinin tipik tepe dalga boyu (λp) 611nm ve baskın dalga boyu (λd) 605nm'dir ve bu onu turuncu bölgeye yerleştirir. BH çipinin tipik tepe dalga boyu 468nm ve baskın dalga boyu 470nm'dir, bu da mavi bir LED'in karakteristiğidir. Spektral bant genişliği (Δλ) S2 için 17nm ve BH için 25nm'dir. İleri voltaj (VF) önemli bir parametredir: S2 çipinin tipik VF'si 2.0V (min 1.7V, maks 2.4V) iken, BH çipinin tipik VF'si 3.3V'dir (min 2.7V, maks 3.7V). Bu voltaj farkı, devre tasarımı için kritiktir, özellikle çok renkli veya paralel sürüş konfigürasyonlarında. VR=5V'daki ters akım (IR), S2 için maksimum 10μA ve BH için 50μA olarak belirtilmiştir.

3. Binning Sistemi Açıklaması

LED'lerin ışık çıktısı üretim sırasında doğal olarak değişiklik gösterir. Nihai kullanıcı için tutarlılığı sağlamak amacıyla, ürünler performans gruplarına (bin) ayrılır.

3.1 Işık Şiddeti Binning

Veri sayfası, IF=10mA'de ölçülen, hem S2 hem de BH çip türleri için geçerli olan iki temel ışık şiddeti grubu tanımlar. Bin Kodu 1, 22.5mcd ila 36.0mcd aralığını kapsar. Bin Kodu 2, 36.0mcd ila 57.0mcd arasındaki daha yüksek çıktı aralığını kapsar. Bir not, her bir grup içinde geçerli olan ışık şiddeti için ±%11'lik bir tolerans belirtir. Bu gruplandırma, tasarımcıların parlaklık gereksinimlerine uygun LED'leri seçmelerine olanak tanır ve bir dizide tek tip görünümün korunmasına yardımcı olur.

4. Performans Eğrisi Analizi

PDF, sayfa 4 ve 5'te hem S2 hem de BH çipleri için tipik elektro-optik karakteristik eğrilerinin varlığını gösterse de, metin içeriğinde spesifik grafiksel veri sağlanmamıştır. Tipik olarak, bu tür eğriler ileri akım ve ışık şiddeti (I-I eğrisi), ileri voltaja karşı ileri akım (V-I eğrisi) ve ortam sıcaklığının ışık şiddeti üzerindeki etkisi arasındaki ilişkiyi gösterir. Bu eğriler, LED'in 10mA dışındaki akımlarla sürülmesi veya yüksek sıcaklık ortamlarında çalıştırılması gibi standart olmayan çalışma koşulları altındaki davranışını anlamak için gereklidir. Tasarımcılar, spesifik uygulamalarında performansı doğru bir şekilde modellemek için tam grafiksel veri sayfasına başvurmalıdır.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Dış Ölçüleri

Cihaz, 23-22C paket dış ölçülerini takip eder. Boyutlar, aksi belirtilmedikçe standart ±0.1mm toleransı ile milimetre cinsinden verilmiştir. Paket, ışık çıktısını ve yönlülüğü artırmak için bir reflektör kapağına sahip bir yüzeye montaj cihazıdır. Polarite, genellikle bir çentik veya işaretli katot ile paketin fiziksel yapısı ile gösterilir. Güvenilir lehimleme ve termal yönetim için tam ayak izi ve önerilen lehim pedi düzeni kritiktir ve boyut çiziminde gösterildiği gibi uyulmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Doğru kullanım ve lehimleme, güvenilirlik için çok önemlidir.

6.1 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler, nem geçirmez bariyer torbalarında nem alıcı ile paketlenmiştir. Torba, bileşenler kullanıma hazır olana kadar açılmamalıdır. Açmadan önce, depolama koşulları 30°C veya daha düşük ve %90 bağıl nem (RH) veya daha düşük olmalıdır. Açıldıktan sonra, bileşenler 30°C/%60RH veya daha düşük sıcaklıkta depolandığında 1 yıllık bir "zemin ömrüne" sahiptir. Kullanılmayan parçalar nem geçirmez bir pakette yeniden kapatılmalıdır. Nem alıcı göstergesi doygunluğu gösteriyorsa veya depolama süresi aşılmışsa, reflow lehimlemeden önce "patlamış mısır" hasarını önlemek için 60±5°C'de 24 saatlik bir pişirme işlemi gereklidir.

6.2 Reflow Lehimleme Profili

Cihaz, kurşunsuz reflow lehimleme ile uyumludur. Önerilen sıcaklık profili, 150-200°C arasında 60-120 saniyelik bir ön ısıtma aşaması, sıvılaşma sıcaklığının (217°C) üzerinde 60-150 saniye ve maksimum 10 saniye için 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığı içerir. Tepe sıcaklığa maksimum ısınma hızı 6°C/sn ve maksimum soğuma hızı 3°C/sn'dir. Reflow lehimleme iki kereden fazla yapılmamalıdır. Isıtma sırasında LED'e stres uygulanmamalı ve lehimlemeden sonra PCB eğilmemelidir.

6.3 El Lehimleme ve Yeniden İşleme

El lehimlemesi gerekliyse, havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her terminal için temas süresi 3 saniye veya daha az ile sınırlandırılmalıdır. Havya gücü 25W veya daha az olmalıdır. Her terminalin lehimlenmesi arasında en az 2 saniyelik bir aralık bırakılmalıdır. LED lehimlendikten sonra yeniden işleme önerilmez. Kaçınılmazsa, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve mekanik stresi önlemek için özel bir çift uçlu havya kullanılmalıdır. Yeniden işleme sırasındaki hasar potansiyeli önceden değerlendirilmelidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Spesifikasyonları

Bileşenler, 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde, standart 7 inç (178mm) çapında bir makaraya sarılı olarak tedarik edilir. Her makara 2000 adet içerir. Makaranın göbek çapı 13mm ve flanş çapı 180mm'dir. Taşıyıcı şerit cep boyutları ve aralığı, 23-22C paketini nakliye ve otomatik işleme sırasında güvence altına alacak şekilde tasarlanmıştır.

7.2 Etiket Açıklaması

Paketleme, anahtar bilgileri içeren etiketler içerir: CPN (Müşteri Ürün Numarası), P/N (Ürün Numarası), QTY (Paketleme Miktarı), CAT (Işık Şiddeti Derecesi/Bin Kodu), HUE (Renk Koordinatları & Baskın Dalga Boyu Derecesi), REF (İleri Voltaj Derecesi) ve LOT No (İzlenebilirlik için Parti Numarası).

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tasarım Hususları

Akım Sınırlama:Harici bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur. İleri voltajın bir aralığı vardır ve besleme voltajındaki küçük bir değişiklik, akımda büyük bir değişikliğe neden olabilir ve bu da anlık arızaya yol açabilir. Direnç değeri, akımın maksimum değeri aşmamasını sağlamak için en kötü durum VF (minimum) değerine göre hesaplanmalıdır.
Termal Yönetim:Güç dağılımı düşük olsa da, eklem sıcaklığını sınırlar içinde tutmak, uzun ömür ve kararlı ışık çıktısı için hayati önem taşır. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum akıma yakın çalışırken yeterli PCB bakır alanı veya termal viyalar sağlayın.
ESD Koruması:ESD hassasiyeti, S2 çipi için 2000V (HBM) ve BH çipi için 150V (HBM)'dir. Mavi BH çipi önemli ölçüde daha ESD hassastır. Montaj sırasında standart ESD kullanım önlemlerine uyulmalı ve hassas ortamlarda BH varyantı için devre seviyesinde ESD koruması gerekli olabilir.

8.2 Uygulama Kısıtlamaları

Bu ürün, genel ticari ve endüstriyel uygulamalar için tasarlanmıştır. Arızanın kişisel yaralanmaya veya önemli maddi hasara yol açabileceği yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalar için özel olarak tasarlanmamış veya nitelendirilmemiştir. Bu tür uygulamalar arasında, ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere, askeri/uzay sistemleri, otomotiv güvenlik-kritik sistemleri (örn. fren, hava yastıkları) ve yaşam destek tıbbi ekipmanları yer alır. Bu uygulamalar için farklı spesifikasyonlara, niteliklere ve güvenilirlik verilerine sahip bir ürün gereklidir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu ürünün temel farklılaştırıcısı, aynı mekanik pakette (23-22C) iki farklı yarı iletken teknolojisinin (AlGaInP ve InGaN) mevcut olmasıdır. Bu, tasarımcıların aynı ayak izine ve lehimleme profiline sahip turuncu ve mavi göstergeleri tek bir bileşen hattından tedarik etmelerine olanak tanıyarak, tedarik ve PCB düzenini basitleştirir. Geniş 130 derecelik görüş açısı, bir reflektör paketinin karakteristiğidir ve yan görüş veya üst görüş lens paketinden daha dağınık ışık sunar; bu, eşit ışık dağılımının istendiği arka aydınlatma ve panel aydınlatması için avantajlıdır. Modern çevre standartlarına (kurşunsuz, halojensiz, REACH) uyumu temel bir beklentidir ancak pazar erişimi için kritik bir özellik olmaya devam etmektedir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: S2 (Turuncu) ve BH (Mavi) LED'leri aynı voltaj kaynağından paralel olarak sürebilir miyim?
C: Dikkatli bir tasarım olmadan doğrudan süremezsiniz. Tipik ileri voltajları önemli ölçüde farklıdır (2.0V vs. 3.3V). 3.3V kaynağa paralel bağlanırlarsa, turuncu LED muhtemelen aşırı sürülür ve hasar görür. Her LED'in VF aralığı için hesaplanan ayrı akım sınırlayıcı dirençler şarttır.

S: Parça numarasındaki "B30/2A" sonekinin anlamı nedir?
C: Bu alıntıda açıkça çözümlenmemiş olsa da, bu tür sonekler genellikle ışık şiddeti (B30 muhtemelen parlaklık grubu ile ilgilidir) ve renk/dalga boyu ile ileri voltaj grupları (2A muhtemelen renk/dalga boyu ve ileri voltaj grupları ile ilgilidir) için spesifik gruplandırma kombinasyonlarını belirtir. Tam eşleme, üreticinin tam bin kod belgesi ile doğrulanmalıdır.

S: "Işık Şiddeti Toleransı: ±%11" notunu nasıl yorumlamalıyım?
C: Bu tolerans, her bir grup (Kod 1 veya Kod 2) içinde belirtilen değerler için geçerlidir. Bu, Bin 1 (22.5-36.0mcd) olarak etiketlenmiş bir LED'in, hem grup aralığını hem de ±%11 toleransını dikkate aldığımızda yaklaşık 20.0mcd ila 40.0mcd arasında herhangi bir yerde ölçülebileceği anlamına gelir. Bu, sıkı parlaklık eşleştirmesi gerektiren uygulamalar için önemlidir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Çoklu Durum Göstergeli Panel Tasarımı:Bir tasarımcı, yeşil bir durum LED'i (bu veri sayfasında yer almaz), turuncu bir uyarı LED'i ve mavi bir aktivite LED'i gerektiren bir kontrol paneli oluşturmaktadır. Bu veri sayfası yeşili kapsamasa da, turuncu (S2) ve mavi (BH) sağlar. Tasarımcı, her iki renkli LED için de 23-22C ayak izini kullanabilir, böylece PCB düzenini tek bir lehim pedi desenine basitleştirir. Üç ayrı sürücü devresi tasarlarlar. Turuncu LED için, 5V besleme ve 10mA hedefi varsayılarak, güvenlik için minimum VF (1.7V) kullanılarak seri direnç hesaplanır: R = (5V - 1.7V) / 0.01A = 330 Ohm. Mavi LED için: R = (5V - 2.7V) / 0.01A = 230 Ohm. Maksimum ve eşleşen parlaklığı sağlamak için her ikisi için de Bin Kodu 2 belirtirler. Panel kesimleri, optimum görünürlük için 130 derecelik görüş açısını karşılayacak şekilde tasarlanır.

12. Çalışma Prensibi Giriş

Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), üzerlerinden bir elektrik akımı geçtiğinde ışık yayan yarı iletken cihazlardır. Bu olaya elektrolüminesans denir. S2 (AlGaInP) çipinde, elektronlar alüminyum galyum indiyum fosfit kristal kafesindeki deliklerle yeniden birleşerek, spektrumun turuncu/kırmızı kısmında dalga boylarına sahip fotonlar şeklinde enerji açığa çıkarır. BH (InGaN) çipinde, yeniden birleşme bir indiyum galyum nitrür yapısı içinde gerçekleşir ve mavi spektrumda fotonlar üretir. Spesifik renk (dalga boyu), kristal büyütme sürecinde mühendislik edilen yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Su berraklığındaki reçine paketleme, bir lens ve koruyucu katman görevi görürken, entegre reflektör kapağı yayılan ışığı yukarı doğru yönlendirmeye yardımcı olarak geniş görüş açısı oluşturur.

13. Teknoloji Trendleri

LED endüstrisi, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen), gelişmiş renksel geriverim ve daha fazla küçültme yönünde gelişmeye devam etmektedir. 23-22C paketi, olgun, yaygın olarak benimsenmiş bir form faktörünü temsil eder. SMD gösterge LED'lerindeki mevcut trendler arasında daha da küçük paketlerin (örn. 1.0x0.5mm) geliştirilmesi, ultra ince tasarımlar için çip ölçekli paketlemenin (CSP) artan benimsenmesi ve tam renk ayarlanabilir aydınlatma için tek bir pakete birden fazla renk çipinin (RGB) entegrasyonu yer alır. Otomotiv ve endüstriyel uygulamaların etkisiyle, yüksek sıcaklık koşullarında güvenilirliği ve performansı artırmaya yönelik güçlü bir odak da vardır. Küçük paketlerden artan parlaklık için daha yüksek sürüş akımlarına doğru hareket, çip ve paket seviyesinde termal yönetimde sürekli iyileştirmeler gerektirmektedir.