SMD Orta Güç Mavi LED 67-21S Veri Sayfası - PLCC-2 Paketi - 150mA - 3.2V Tipik - 540mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

67-21S, genel aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış bir yüzey montaj cihazı (SMD) orta güç LED'idir. Kompakt bir form faktörü sunan ve otomatik montaj süreçlerine uygun olan PLCC-2 (Plastik Bacaklı Çip Taşıyıcı) paketini kullanır. Ana yayılan renk, ışık çıkışını maksimize etmek için su berraklığında reçine ile kapsüllenmiş InGaN çip teknolojisi ile elde edilen mavidir. Bu LED, yüksek verimliliği ve geniş 120 derecelik görüş açısı ile karakterize edilir, bu da onu çeşitli aydınlatma ihtiyaçları için çok yönlü kılar. RoHS direktiflerine uyumludur ve kurşunsuz (Pb-free) bir bileşen olarak üretilmiştir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED'in temel avantajları, performans ve güç tüketimi dengesini içerir ve genellikle "orta güç" olarak adlandırılır. Tipik düşük güçlü gösterge LED'lerinden daha yüksek ışık akısı sağlarken, bazı yüksek güçlü muadillerine kıyasla daha iyi termal yönetim ve verimlilik sunar. Geniş görüş açısı, alan aydınlatması için kritik olan düzgün ışık dağılımını garanti eder. Ana hedef pazarlar, renk ve dağınık ışığın önemli olduğu dekoratif ve eğlence aydınlatması ile belirli ışık spektrumlarının bitki büyümesini etkileyebildiği tarımsal aydınlatmadır. Ayrıca tüketici ve ticari ürünlerde genel amaçlı aydınlatma için uygundur.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazın çalışma limitleri belirli koşullar altında (lehim noktası sıcaklığı 25°C) tanımlanmıştır. Maksimum sürekli ileri akım (I_F) 150 mA'dır. 300 mA'lik bir tepe ileri akımına (I_FP) dayanabilir, ancak yalnızca %10 görev döngüsü ve 10 ms darbe genişliği ile darbe koşulları altında. Maksimum güç dağılımı (P_d) 540 mW'dır. Çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ila +85°C arasındadır ve depolama sıcaklığı aralığı (T_stg) -40°C ila +100°C arasındadır. Eklemden lehim noktasına termal direnç (R_{th J-S}) 50 °C/W'dır, bu termal yönetim tasarımı için kritik bir parametredir. İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı (T_j) 125°C'dir. Cihaz elektrostatik deşarja (ESD) karşı hassastır, uygun işleme prosedürleri gerektirir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Standart test koşulları altında (T_lehim= 25°C, I_F= 150 mA), LED'in tipik performansı belirtilmiştir. Işık akısı (Φ) minimum 9.0 lm ila maksimum 15.0 lm arasında değişir, tipik toleransı ±%11'dir. İleri voltaj (V_F) tipik olarak 2.9 V ile 3.6 V arasındadır, üretim toleransı ±0.1V'dir. Görüş açısı (2θ_1/2), ışık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü açı olarak tanımlanır ve tipik olarak 120 derecedir. Ters akım (I_R), 5V'luk bir ters voltaj (V_R) uygulandığında maksimum 50 μA olarak belirtilmiştir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde tutarlılığı sağlamak için, LED'ler temel performans parametrelerine göre sınıflara ayrılır.

3.1 Fotometrik (Işık Akısı) Sınıflandırması

Işık akısı çıkışı, birden fazla sınıf koduna (B8, B9, L1-L5) ayrılır. Her kod, 150 mA'de ölçülen belirli bir akı aralığını temsil eder. Örneğin, B8 sınıfı 9.0 ila 9.5 lm'yi kapsarken, L5 sınıfı 14.0 ila 15.0 lm'yi kapsar. Bu, tasarımcıların uygulamaları için istedikleri parlaklık seviyesine sahip LED'leri seçmelerine olanak tanır.

3.2 İleri Voltaj Sınıflandırması

İleri voltaj, 36'dan 42'ye kadar kodlara ayrılır. Her kod, 36 sınıfı için 2.9-3.0V'dan başlayarak 42 sınıfı için 3.5-3.6V'a kadar 0.1V'luk bir aralığı temsil eder. Birden fazla LED paralel bağlandığında, aynı veya bitişik voltaj sınıflarından LED'ler seçmek, düzgün akım dağılımını sağlamak için önemlidir.

3.3 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Renk (baskın dalga boyu) iki aralığa ayrılır: B54 (465-470 nm) ve B55 (470-475 nm). Bu, belirli bir mavi tonunun gerekli olduğu uygulamalar için bir dereceye kadar renk tutarlılığı sağlar. Baskın/tepe dalga boyu için ölçüm toleransı ±1 nm'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Spektrum Dağılımı

Sağlanan spektrum grafiği, mavi bir InGaN LED için tipik bir yayılım eğrisini gösterir. Tepe noktası mavi dalga boyu bölgesinde (yaklaşık 465-475 nm) merkezlenmiştir ve bu yarı iletken malzemenin karakteristiği olan nispeten dar bir spektral genişliğe sahiptir.

4.2 İleri Voltaj - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 1, ileri voltajın artan eklem sıcaklığı ile nasıl değiştiğini gösterir. Voltaj tipik olarak sıcaklık arttıkça doğrusal olarak azalır (negatif sıcaklık katsayısı), bu yarı iletken diyotların yaygın bir özelliğidir. Bu, sabit voltaj sürücü devrelerinde dikkate alınmalıdır.

4.3 Bağıl Radyometrik Güç - İleri Akım İlişkisi

Şekil 2, optik çıkış gücü ile ileri akım arasındaki ilişkiyi gösterir. Çıkış, akımla doğrusal olmayan bir şekilde artar ve çok yüksek akımlarda artan ısı üretimi ve diğer ideal olmayan etkiler nedeniyle verimlilik düşebilir.

4.4 Bağıl Işık Akısı - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 3, termal sönümleme etkisini gösterir. Eklem sıcaklığı arttıkça, ışık akısı çıkışı azalır. Işık çıkışını ve ömrü korumak için uygun soğutma gereklidir.

4.5 İleri Akım - İleri Voltaj (IV Eğrisi)

Şekil 4, 25°C'deki klasik diyot IV karakteristik eğrisini sunar. Açma voltajı aşıldıktan sonra akım ve voltaj arasındaki üstel ilişkiyi gösterir.

4.6 Maksimum Sürüş Akımı - Lehim Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 5, bir güç azaltma eğrisi sağlar. Lehim noktasının sıcaklığına (PCB sıcaklığı ile ilişkilidir) bağlı olarak, eklem sıcaklığını 125°C limitinin altında tutmak için izin verilen maksimum ileri akımı gösterir. Daha yüksek ortam veya kart sıcaklıklarında akım azaltılmalıdır.

4.7 Işınım Deseni

Şekil 6, ışık şiddetinin uzaysal dağılımını gösteren bir polar diyagramdır. Desen, 120° görüş açısına sahip geniş, Lambert benzeri yayılım profilini doğrular.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Veri sayfası, PLCC-2 paketinin detaylı boyut çizimini içerir. Ana boyutlar toplam uzunluk, genişlik ve yüksekliğin yanı sıra pad aralığı ve boyutunu içerir. Katot tipik olarak paket üzerinde bir işaret veya pahlı köşe ile tanımlanır. Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.15 mm'dir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Bu LED, reflow lehimlemeye uygundur. Önerilen maksimum profil, 10 saniye süreyle 260°C tepe sıcaklığıdır. El lehimlemesi için, havya ucu sıcaklığı 350°C'yi geçmemeli ve her pad için temas süresi 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Bu limitler, plastik paketin ve iç tel bağlantılarının hasar görmesini önlemek için kritiktir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Makara ve Bant Özellikleri

Bileşenler, otomatik pick-and-place montajı için nem geçirmez bant ve makara üzerinde tedarik edilir. Makara boyutları ve taşıyıcı bant yuva boyutları sağlanmıştır. Standart yüklü miktar makara başına 4000 adettir.

7.2 Nem Hassasiyeti ve Paketleme

LED'ler, depolama ve taşıma sırasında ortam neminden korumak için kurutucu ile birlikte alüminyum nem geçirmez torbalarda paketlenir, çünkü nem emilimi reflow lehimleme sırasında "patlamış mısır" etkisine neden olabilir.

7.3 Etiket Açıklaması

Makara etiketi, ürün numarası (P/N), miktar (QTY) ve ışık şiddeti (CAT), baskın dalga boyu (HUE) ve ileri voltaj (REF) için özel sınıf kodları gibi bilgileri içerir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Dekoratif ve Eğlence Aydınlatması:Mavi renk ve geniş açı, vurgu aydınlatması, tabela ve sahne efektleri için uygundur.
Tarımsal Aydınlatma:Mavi ışık, bitki morfolojisini ve fotosentezi etkileyen bahçecilik aydınlatma spektrumlarının kilit bir bileşenidir.
Genel Aydınlatma:Panel ışıkları, downlight'lar ve dağınık mavi veya beyaz (fosforlarla birleştirildiğinde) ışık kaynağına ihtiyaç duyulan diğer armatürlerde diziler halinde kullanılabilir.

8.2 Tasarım Hususları

Termal Yönetim:50 °C/W'lık bir R_{th J-S}değeri ile, tam akımda güvenilir çalışma için PCB üzerinden (termal viyalar, bakır dökümler kullanarak) etkili soğutma zorunludur.
Akım Sürücüsü:Sabit voltaj kaynağı yerine, kararlı ışık çıkışını sağlamak ve termal kaçakları önlemek için sabit akım sürücüsü şiddetle tavsiye edilir.
Optikler:Daha odaklanmış bir ışın demeti isteniyorsa, geniş görüş açısı ikincil optikler (lensler, reflektörler) gerektirebilir.
ESD Koruması:PCB girişlerinde ESD koruması uygulayın ve montaj sırasında uygun işleme sağlayın.

9. Güvenilirlik ve Test

Veri sayfası, %90 güven seviyesi ve %10 LTPD (Parti Tolerans Yüzde Hatalı) ile gerçekleştirilen kapsamlı bir güvenilirlik test seti listeler. Testler, reflow lehim direnci, termal şok, sıcaklık döngüsü, yüksek sıcaklık/nem depolama ve çalışma, düşük sıcaklık depolama ve çalışma ve çeşitli koşullar altında (25°C, 55°C, 85°C farklı akımlarla) çoklu yüksek sıcaklık çalışma ömrü testlerini içerir. Bu testler, LED'in tipik çevresel ve operasyonel stresler altındaki dayanıklılığını doğrular.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'i 300 mA'de sürekli olarak sürebilir miyim?
C: Hayır. 300 mA derecelendirmesi yalnızca darbe çalışması içindir (%10 görev döngüsü, 10ms darbe genişliği). Maksimum sürekli akım 150 mA'dır. Bunu aşmak LED'i aşırı ısıtıp hasar verebilir.

S: İleri voltaj sınıflandırması neden önemlidir?
C: Birden fazla LED'i paralel bağlarken, ileri voltaj farklılıkları akımın düzensiz dağılımına neden olur. Daha düşük V_Fdeğerine sahip LED'ler daha fazla akım çeker, bu da erken arızaya yol açabilir. Aynı voltaj sınıfından LED'ler kullanmak bu riski en aza indirir.

S: Termal direnç değerini (50 °C/W) nasıl yorumlamalıyım?
C: Bu, LED ekleminde dağıtılan her watt güç için, eklem sıcaklığının lehim noktası sıcaklığının 50°C üzerine çıkacağı anlamına gelir. Örneğin, 150 mA ve 3.2V V_Fdeğerinde, güç ~0.48W'dır. Bu, PCB pad'inden ekleme 24°C'lik bir yükselmeye neden olur.

S: Nem geçirmez torbasının amacı nedir?
C: SMD paketleri havadan nem emebilir. Yüksek sıcaklıklı reflow lehimleme işlemi sırasında, hapsolmuş bu nem hızla buharlaşarak paketi çatlatacak ("patlamış mısır" etkisi) iç basınç oluşturabilir. Nem geçirmez torba ve kurutucu, kullanımdan önce emilimi önler.

11. Pratik Tasarım Örneği

Senaryo:20 adet 67-21S LED kullanarak doğrusal bir ışık çubuğu tasarlama.
Tasarım Adımları:
1. Elektriksel Tasarım:Seri-paralel konfigürasyona karar verin. Örneğin, her biri 2 LED içeren 10 paralel string bağlayın. Bu, ~6.4V (2 * 3.2V) sürüş voltajı ve 1.5A (10 string * 150mA) toplam akım gerektirir. 1.5A'ye ayarlanabilen ve >7V çıkış yapabilen bir sabit akım sürücüsü gereklidir.
2. Termal Tasarım:Toplam güç dağılımını hesaplayın: 20 LED * 0.48W ≈ 9.6W. PCB bir soğutucu görevi görmelidir. Her LED pad'inin altında büyük bir iç toprak katmanına bağlanan termal viyalar ile 2-oz bakır katman kullanın ve daha iyi ısı yayılımı için alüminyum çekirdekli PCB (MCPCB) düşünün.
3. Optik Tasarım:Doğrusal bir çubuk için, doğal 120° ışın demeti yeterli olabilir. Dağınık bir kapak kullanılıyorsa, verimliliği korumak için yüksek geçirgenliğe sahip olduğundan emin olun.
4. Bileşen Seçimi:Aynı ışık akısı sınıfından (örn. L2) ve ileri voltaj sınıfından (örn. 38) LED'ler belirleyerek düzgün parlaklık ve akım paylaşımı sağlayın.

12. Teknik Prensip Tanıtımı

67-21S LED, İndiyum Galyum Nitrür (InGaN)'den yapılmış bir yarı iletken heteroyapıya dayanır. P-n eklemine ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bunların yeniden birleşimi, foton (ışık) şeklinde enerji salar. InGaN alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler, bu da yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) tanımlar - bu durumda mavi. PLCC-2 paketi, yarı iletken çipi bir leadframe üzerinde barındırır, ince tellerle bağlar ve çipi koruyan ve birincil optik eleman görevi gören şeffaf epoksi veya silikon reçine ile kapsüller.

13. Teknoloji Trendleri

67-21S gibi orta güçlü LED'lerin pazarı gelişmeye devam etmektedir. Temel trendler şunları içerir:
Artırılmış Verimlilik (lm/W):Çip tasarımı, epitaksiyel büyüme ve paket çıkarma verimliliğindeki sürekli iyileştirmeler, aynı elektriksel giriş için daha yüksek ışık çıkışına yol açar.
Geliştirilmiş Renk Tutarlılığı:Daha sıkı sınıflandırma toleransları ve gelişmiş üretim kontrolleri, üretim partileri içinde ve arasında renk varyasyonunu azaltır.
Geliştirilmiş Güvenilirlik:Daha yüksek çalışma sıcaklıklarına ve daha sert ortamlara dayanabilen daha sağlam paket malzemeleri (örn. yüksek sıcaklık silikonları) ve çip bağlama teknolojilerinin geliştirilmesi.
Uygulamaya Özel Optimizasyon:LED'ler giderek daha fazla, bitki fotoreseptörleri için optimize edilmiş spektrumlarla bahçecilik gibi belirli pazarlar için veya sirkadiyen ritimleri dikkate alan insan odaklı aydınlatma için özelleştirilmektedir.