SMD LED LTST-108KSKT Veri Sayfası - Paket 3.2x2.8x1.9mm - Gerilim 1.8-2.4V - Sarı Renk - 72mW Güç - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, bir yüzey montaj cihazı (SMD) Işık Yayan Diyot (LED) için tam teknik özellikleri sağlar. Bu bileşen, otomatik baskılı devre kartı (PCB) montaj süreçleri için tasarlanmış olup, yüksek hacimli üretime uygundur. Mini form faktörü, alanın kritik bir kısıtlama olduğu uygulamalar için idealdir. LED, kehribardan kırmızı spektrumda yüksek verimli ışık üretmesiyle bilinen Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken teknolojisi kullanılarak üretilmiştir. Burada ele alınan spesifik varyant sarı ışık yayar.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED'in temel avantajları, kompakt boyutu, standart otomatik pick-and-place ekipmanları ile uyumluluğu ve modern elektronik imalatında standart olan kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçlerine uygunluğunu içerir. RoHS uyumludur ve çevre düzenlemelerini karşılar. Cihaz, üretim hatlarında verimli işlemeyi kolaylaştırmak için 7 inç çapında makaralara sarılmış 8mm şerit üzerinde paketlenmiştir.

Hedef uygulamaları geniştir; çeşitli elektronik ekipmanlarda durum göstergelerini, ön panel arka aydınlatmasını ve sinyal veya sembol aydınlatmasını kapsar. Tipik son kullanım pazarları arasında telekomünikasyon cihazları (örneğin, telsiz ve cep telefonları), ofis otomasyon ekipmanları (örneğin, dizüstü bilgisayarlar), ağ sistemleri, ev aletleri ve iç mekan işaretleri bulunur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Elektriksel ve optik özelliklerin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, doğru devre tasarımı ve uzun vadeli güvenilirliğin sağlanması için esastır.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Bu değerler, cihaza kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu durumda belirtilmiştir.

• Güç Harcaması (Pd): 72 mW. Bu, LED paketinin termal sınırlarını aşmadan ısı olarak dağıtabileceği maksimum güç miktarıdır.
• Sürekli İleri Akım (IF): 30 mA DC. Uygulanabilecek maksimum kararlı durum akımıdır.
• Tepe İleri Akımı: 80 mA. Bu yalnızca %10 görev döngüsü ve 0.1 ms darbe genişliğine sahip darbe koşullarında izin verilir. DC akım değerinin aşılması, kısa süreli bile olsa, aşırı ısınmaya neden olabilir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı: -40°C ila +85°C. Cihazın çalışmasının garanti edildiği ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı: -40°C ila +100°C. Cihazın güçsüz olduğu durumlarda depolama için sıcaklık aralığı.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Aksi belirtilmedikçe, bunlar Ta=25°C ve 20mA ileri akım (IF) altında ölçülen tipik performans parametreleridir.

• Işık Şiddeti (Iv): 180 mcd (minimum) ile 450 mcd (maximum) arasında değişir ve tipik değer bu aralık içindedir. Yoğunluk, insan gözünün fotopik tepkisine (CIE eğrisi) uyacak şekilde filtrelenmiş bir sensör kullanılarak ölçülür.
• Görüş Açısı (2θ1/2): 110 derece (tipik). Bu, ışık şiddetinin merkez eksende ölçülen değerinin yarısına düştüğü tam açıdır. 110 derecelik bir açı, geniş bir görüş desenini gösterir.
• Tepe Salınım Dalga Boyu (λp): Yaklaşık 591 nm. Bu, spektral çıkışın en güçlü olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λd): 584.5 nm ile 594.5 nm arasında belirtilmiştir. Bu, rengi (sarı) tanımlayan, insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur. Her bin için tolerans ±1 nm'dir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ): Yaklaşık 15 nm. Bu, spektral saflığı gösterir; daha küçük bir değer daha tek renkli (monokromatik) bir ışık anlamına gelir.
• İleri Yönlü Gerilim (VF): 20mA'de 1.8V (minimum) ile 2.4V (maximum) arasında değişir. Tipik değer bu aralık içindedir. Akım sınırlayıcı direnç, gerçek VF ve besleme voltajına göre hesaplanmalıdır.
• Ters Akım (IR): 5V ters voltaj (VR) uygulandığında maksimum 10 μA. Bu cihaz ters öngerilimli çalışma için tasarlanmamıştır; bu parametre yalnızca test amaçlıdır.

3. Kutu Sıralama Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler performans sınıflarına ayrılır. Tasarımcılar, uygulama gereksinimlerine uyacak şekilde sınıfları belirleyebilir.

3.1 İleri Yönlü Gerilim (VF) Sınıflandırması

Birimler: Volt @ 20mA. Kutu başına tolerans: ±0.10V.

• Kutu D2: 1.8V (Min) ila 2.0V (Max)
• Kutu D3: 2.0V (Min) ila 2.2V (Max)
• Bin D4: 2.2V (Min) ila 2.4V (Max)

3.2 Işık Şiddeti (Iv) Sınıflandırması

Birimler: milikandela (mcd) @ 20mA. Sınıf başına tolerans: ±11%.

• S1 Sınıfı: 180 mcd (Min) ila 224 mcd (Max)
• Bin S2: 224 mcd (Min) ila 280 mcd (Max)
• Bin T1: 280 mcd (Min) ila 355 mcd (Max)
• Bin T2: 355 mcd (Min) ila 450 mcd (Max)

3.3 Baskın Dalga Boyu (WD) Sınıflandırması

Birimler: Nanometre (nm) @ 20mA. Grup başına tolerans: ±1 nm.

• H Grubu: 584.5 nm (Min) ila 587.0 nm (Max)
• Bin J: 587.0 nm (Min) ila 589.5 nm (Max)
• Bin K: 589.5 nm (Min) ila 592.0 nm (Max)
• Bin L: 592.0 nm (Min) ila 594.5 nm (Max)

Tam bir parça numarası tipik olarak VF, Iv ve WD grupları için kodları içerir (örn., LTST-108KSKT-D3T1K).

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, değişken koşullar altında cihaz davranışına daha derin bir bakış sağlar.

4.1 Akım - Gerilim (I-V) Karakteristiği

Bir AlInGaP LED'in I-V eğrisi, nispeten kararlı olan ancak eklem sıcaklığı arttıkça hafifçe yükselen bir ileri gerilim gösterir. Eğri, açılma gerilimi yakınında üstel olup, daha yüksek akımlarda daha doğrusal hale gelir. Tasarımcılar bunu dinamik direnci belirlemek ve güç dağılımını modellemek için kullanır.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım

Bu ilişki, önerilen çalışma akımı aralığında (30mA'ya kadar) genellikle doğrusaldır. Akımın artması ışık çıkışını artırır, ancak aynı zamanda ısı üretimini de artırır. Mutlak maksimum değerlerin ötesinde çalıştırmak, verim düşüşüne (watt başına düşen ışık çıkışında azalma) ve hızlanmış bozulmaya yol açar.

4.3 Spektral Dağılım

Spektral çıkış eğrisi, 591 nm (tepe) civarında merkezlenir ve tipik yarı genişliği 15 nm'dir. Algılanan rengi tanımlayan baskın dalga boyu, sınıflandırılmış aralık içine düşecektir (örneğin, Bin K için 589.5-592.0 nm). Spektrum nispeten dardır, AlInGaP malzemelerinin karakteristiğidir ve doymuş bir sarı renkle sonuçlanır.

4.4 Sıcaklık Bağımlılığı

Ana parametreler sıcaklıktan etkilenir:

• İleri Yönlü Gerilim (VF): Kavşak sıcaklığı arttıkça azalır. Bu, AlInGaP için tipik olarak -2 mV/°C civarında olan negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir.
• Işık Şiddeti (Iv): Ayrıca sıcaklık arttıkça azalır. Yüksek ortam sıcaklıklarında çalışan uygulamalarda yeterli parlaklığı sağlamak için güç azaltma eğrisi önemlidir.
• Baskın Dalga Boyu (λd): Sıcaklıkla hafifçe değişebilir, genellikle daha uzun dalga boylarına doğru (kırmızı kayma).

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

LED, standart bir yüzey montaj paketinde bulunur. Ana boyutlar (milimetre cinsinden):

• Uzunluk: 3.2 mm (tolerans ±0.2 mm)
• Genişlik: 2.8 mm (tolerans ±0.2 mm)
• Yükseklik: 1.9 mm (tolerans ±0.2 mm)

Pad aralığı, lens şekli ve katot/anot tanımlama işareti için detaylı mekanik çizimlere başvurulmalıdır. Katot tipik olarak paket üzerindeki yeşil bir işaretle veya pahlı bir köşe ile belirtilir.

5.2 Önerilen PCB Yüzey Deseni

Güvenilir lehimleme için PCB lehim yatağı tasarımı kritik öneme sahiptir. Önerilen desen, mekanik dayanım ve elektriksel bağlantı için yeterli lehim filetosu sağlarken lehim köprüsü oluşumunu önleyecek boyutlarda, anot ve katot için iki dikdörtgen lehim yatağı içerir. Lehim yatağı tasarımı hem kızılötesi hem de buhar fazlı reflow lehimleme prosesleri için optimize edilmiştir.

5.3 Şerit ve Makara Paketleme

Bileşenler, koruyucu kapak bandı ile birlikte kabartmalı taşıyıcı bant içinde tedarik edilir. Temel özellikler:

• Taşıyıcı Bant Genişliği: 8 mm
• Makara Çapı: 7 inç (178 mm)
• Makara Başına Miktar: 4.000 adet
• Minimum Sipariş Miktarı: Kalan makara için 500 adet
• Cep Aralığı: Boyut çizimine göre
• Standartlar: ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygun.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 IR Yeniden Akış Lehimleme Profili (Kurşunsuz)

Cihaz, kurşunsuz (Pb-free) lehim işlemleriyle uyumludur. J-STD-020'ye uygun, önerilen bir yeniden akış profili şunları içerir:

• Ön Isıtma: Ortam sıcaklığından 150-200°C'ye maksimum 120 saniye içinde yükseltin.
• Bekletme/Aktivasyon: Flux aktivasyonu ve sıcaklık dengelemesi için 150-200°C arasında tutun.
• Yeniden Akış: 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığına rampa yapın. 217°C'nin üzerindeki süre (SnAgCu lehimi için likidüs) kontrol edilmelidir.
• Soğutma: Kontrollü soğutma aşaması.

Belirli profil, kart kalınlığı, bileşen yoğunluğu ve lehim pastası özellikleri dikkate alınarak, gerçek PCB montajı için karakterize edilmelidir.

6.2 El Lehimleme

Manuel lehimleme gerekliyse, aşırı dikkat gösterilmelidir:

• Lehimleme İstasyonu Sıcaklığı: Maksimum 300°C.
• Bağlantı Ayağı Başına Lehimleme Süresi: Maksimum 3 saniye.
• Deneme Sayısı: Termal stresi önlemek için her pedde yalnızca bir lehimleme denemesi önerilir.

6.3 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, plastik lensi veya paketi hasardan korumak için yalnızca belirtilen çözücüler kullanılmalıdır. Uygun temizleyiciler arasında etil alkol veya izopropil alkol bulunur. LED, normal sıcaklıkta bir dakikadan daha kısa süre daldırılmalıdır. Sert kimyasal temizleyicilerden kaçınılmalıdır.

7. Depolama ve Taşıma Uyarıları

7.1 Nem Hassasiyeti

Plastik LED paketi nem hassastır. Nem bariyerli torba (MBB) içinde desikan ile teslim edildiğinde, ≤30°C ve ≤%70 RH koşullarında depolandığında bir yıl raf ömrüne sahiptir. Orijinal torba açıldıktan sonra, bileşenler ortam nemine maruz kalır.

7.2 Raf Ömrü ve Fırınlama

• Raf Ömrü: MBB açıldıktan sonra, bileşenler ≤30°C ve ≤%60 RH koşullarında 168 saat (7 gün) içinde IR yeniden akış lehimlemeye tabi tutulmalıdır.
• Uzatılmış Depolama: MBB dışında 168 saati aşan depolama için, bileşenler nem alıcılı kapalı bir kapta veya bir nitrojen kurutucuda saklanmalıdır.
• Kurutma: 168 saatlik raf ömrü aşılırsa, lehimlemeden önce emilen nemi gidermek ve "patlamış mısır" etkisini (reflow sırasında paket çatlamasını) önlemek için bir fırınlama işlemi gereklidir. Önerilen fırınlama koşulu: en az 48 saat boyunca 60°C.

8. Uygulama Tasarımı Hususları

8.1 Current Limiting

İleri yöndeki akımı güvenli bir değerle sınırlamak için seri bir direnç zorunludur; tipik olarak optimum performans ve uzun ömür için 20mA'dır. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_besleme - VF_LED) / I_istenen. Akımın sınırları aşmamasını sağlamak için en kötü durum tasarımı için daima veri sayfasındaki maksimum VF değerini (2.4V) kullanın.

8.2 Termal Yönetim

Güç dağılımı düşük olsa da (maksimum 72 mW), uygun termal tasarım LED ömrünü uzatır ve parlaklığı korur. PCB'nin, bir soğutucu görevi görmesi için LED pedlerine bağlı yeterli bakır alana sahip olduğundan emin olun. LED'i diğer ısı üreten bileşenlerin yakınına yerleştirmekten kaçının. Yüksek ortam sıcaklığı uygulamaları için maksimum ileri akımı düşürün.

8.3 Optik Tasarım

Geniş 110 derecelik görüş açısı, geniş görünürlük gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir. Odaklanmış veya yönlendirilmiş ışık için ikincil optikler (lensler, ışık kılavuzları) gerekebilir. Su berraklığındaki lens, AlInGaP çipinin doğal sarı renginin doğrudan görülmesini sağlar.

9. Karşılaştırma ve Farklılaştırma

Diğer sarı LED teknolojileriyle karşılaştırıldığında:

• Geleneksel GaAsP'ye karşı: AlInGaP, önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği ve daha iyi sıcaklık kararlılığı sunarak daha parlak ve tutarlı bir ışık çıktısı sağlar.
• Fosfor Dönüştürmeli Beyaz/Sarı'ya Karşı: Bu, doğrudan yayılımlı bir yarı iletkendir, bu nedenle daha dar bir spektruma (daha doygun renk) sahiptir ve zamanla fosfor bozulmasından etkilenmez.
• Temel Avantaj: Standart bir EIA paket ayak izi, kurşunsuz yeniden akış uyumluluğu ve minyatür boyutta yüksek parlaklığın birleşimi, onu modern elektronikler için çok yönlü bir seçim haline getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 Tepe Dalga Boyu ile Baskın Dalga Boyu Arasındaki Fark Nedir?

Tepe Dalga Boyu (λp), LED'in en fazla optik güç yaydığı fiziksel dalga boyudur. Baskın Dalga Boyu (λd), insan gözünün rengi algıladığı tek dalga boyunu temsil eden CIE kolorimetri sistemine dayalı hesaplanmış bir değerdir. Bu sarı LED gibi tek renkli bir kaynak için bu değerler birbirine yakın ancak aynı değildir. Renk eşleştirmeyle ilgilenen tasarımcılar Baskın Dalga Boyu sınıfını kullanmalıdır.

10.2 Bu LED'i akım sınırlayıcı direnç olmadan sürebilir miyim?

Hayır. LED, doğrusal olmayan bir I-V karakteristiğine sahip bir diyottur. Doğrudan ileri gerilimini aşan bir voltaj kaynağına bağlamak, akımın kontrolsüz bir şekilde yükselmesine, hızla maksimum değeri aşmasına ve cihazın tahrip olmasına neden olur. Her zaman seri bir direnç veya sabit akımlı sürücü gereklidir.

10.3 Neden bir depolama ve pişirme gereksinimi var?

LED paketinde kullanılan plastik epoksi, havadaki nemi emebilir. Yüksek sıcaklıktaki reflow lehimleme işlemi sırasında, hapsolan bu nem hızla buharlaşarak paketin tabakalarının ayrılmasına veya çipin çatlamasına ("popcorning") neden olabilecek iç basınç oluşturabilir. Depolama ve ön ısıtma (baking) prosedürleri, bu arıza modunu önlemek için nem içeriğini kontrol eder.

11. Pratik Uygulama Örneği

Senaryo: 3.3V rayılı ile çalışan bir taşınabilir cihaz için bir durum göstergesi tasarlama.

1. Akım Seçimi: Parlaklık ve güç tüketimi arasında iyi bir denge için 20mA seçin.
2. Direnç Hesaplaması: En kötü durum VF (Maks) = 2.4V kullanılarak. R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohm. En yakın standart değer 47 Ohm'dur. Gerçek akım yeniden hesaplanır: I = (3.3V - 2.2V_Typ) / 47 = ~23.4mA (güvenli).
3. PCB Yerleşimi: LED'e yakın 47Ω direnci yerleştirin. Önerilen lehim pedi desenini kullanın. Isı dağılımı için LED altında küçük bir bakır döküm alanı sağlayın.
4. Üretim: Montaj tesisinin kurşunsuz yeniden akış profili kılavuzlarını takip etmesini sağlayın. Açılan makaralar 168 saat içinde kullanılmazsa kuru bir dolapta saklayın.

12. Teknik İlke Tanıtımı

Bu LED, bir substrat üzerinde büyütülmüş Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzemesine dayanmaktadır. P-n eklemine ileri yönde bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler yeniden birleştikleri aktif bölgeye enjekte edilir. AlInGaP gibi doğrudan bant aralıklı bir yarı iletkende, bu yeniden birleşme enerjiyi fotonlar (ışık) şeklinde açığa çıkarır. Yayılan ışığın belirli dalga boyu (rengi), Alüminyum, İndiyum, Galyum ve Fosfor oranları ayarlanarak kristal büyütme sürecinde mühendislikle belirlenen yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Su berraklığındaki epoksi lens, çipi kapsülleyerek mekanik koruma sağlar, ışık çıktısını şekillendirir ve ışık çıkarma verimliliğini artırır.

13. Sektör Eğilimleri

Gösterge uygulamaları için SMD LED'lerdeki eğilim, daha yüksek verimlilik (mA başına daha fazla ışık çıkışı), artan tasarım esnekliği için daha küçük paket boyutları ve zorlu koşullar altında (daha yüksek sıcaklık, nem) geliştirilmiş güvenilirlik yönünde devam etmektedir. Ayrıca, tüketici ürünlerinde daha tutarlı estetik sonuçlar elde etmek için renk ve parlaklıkta daha sıkı sınıflandırma toleranslarına odaklanılmaktadır. Küçültme çabaları, chip-scale package (CSP) LED'lerin gelişimini teşvik etse de, olgun üretim süreçleri ve mevcut montaj altyapısıyla uyumluluğu nedeniyle, bu gibi standart paketler maliyet duyarlı, yüksek hacimli uygulamalarda baskın olmaya devam etmektedir.