SMD Orta Güç Derin Kırmızı LED 67-21S - PLCC-2 Paketi - 2.0x1.25x0.7mm - 2.0-2.9V - 60mA - 40-100mW - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

Bu belge, derin kırmızı ışık yaymak için AlGaInP çip teknolojisini kullanan bir yüzey montaj cihazı (SMD) Orta Güç LED'in özelliklerini detaylandırmaktadır. Bileşen, otomatik montaj süreçleri için tasarlanmış kompakt bir PLCC-2 (Plastik Bacaklı Çip Taşıyıcı) paketinde bulunur. Başlıca avantajları arasında yüksek ışık verimliliği, uzun süreli çalışmaya uygun orta düzeyde güç tüketimi ve düzgün ışık dağılımı sağlayan çok geniş bir görüş açısı yer alır. Bu özellikler, onu basit gösterge kullanımının ötesinde geniş bir aydınlatma uygulama yelpazesi için çok yönlü bir seçim haline getirir.

1.1 Temel Özellikler ve Uygunluk

• Paket: Güvenilir SMT yerleştirme için standart PLCC-2 form faktörü.
• Yayılan Renk: Koyu Kırmızı (650-680 nm tepe dalga boyu).
• Görüş Açısı: 120 derece (tipik), geniş bir radyasyon deseni sağlar.
• Çevre Uyumluluğu: The product is Pb-free (lead-free), compliant with the EU RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, adheres to EU REACH regulations, and meets halogen-free standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Binning: Tutarlı renk ve ışık akısı çıktısı için ANSI (American National Standards Institute) standartlarını takip eder, üretim partilerinde tekdüzeliği sağlar.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu LED, verimli kırmızı ışık yayılımı gerektiren aydınlatma uygulamaları için tasarlanmıştır. Tipik kullanım alanları şunlardır:

• Dekoratif ve Eğlence Aydınlatması: Mimari aksan aydınlatması, sahne aydınlatması ve belirli renk noktalarının kritik olduğu atmosfer aydınlatması.
• Tarım Aydınlatması: Bahçecilik ve dikey tarımda, özellikle kırmızı ışığın bitki büyümesini ve çiçeklenmeyi etkilediği fotomorfogenez süreçlerinde tamamlayıcı aydınlatma.
• Genel Aydınlatma: Ayarlanabilir beyaz ışık veya belirli renk sıcaklığı efektleri için kırmızı bileşene ihtiyaç duyan armatürlere entegrasyon.

2. Absolute Maximum Ratings

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu sınırlarda veya bu sınırlar altında çalışma garantisi verilmez.

Önemli Not: Bu cihaz elektrostatik deşarja (ESD) karşı hassastır. Gizli veya felaket niteliğinde arızaları önlemek için montaj ve kullanım sırasında uygun ESD işleme prosedürlerine uyulmalıdır.

3. Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler, bir lehim noktası sıcaklığında (T_lehimleme) 25°C sıcaklıkta ve belirtilen koşullar altındaki tipik performansı temsil eder.

Notlar:
1. Radyometrik Güç Toleransı ±%11'dir.
2. İleri Yönlü Gerilim Toleransı ±0.1V'dir.

4. Binning Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve performans tutarlılığını sağlamak için LED'ler gruplara ayrılır. Bu cihaz üç bağımsız gruplandırma kriteri kullanır.

4.1 Radyometrik Güç Gruplandırması

LED'ler, 60mA'deki optik çıkış güçlerine göre kategorize edilir. Bin kodu, ürün sipariş numarasının bir parçasıdır.

4.2 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

LED'ler ayrıca, sabit akım sürücüleri tasarlamak ve termal yükü yönetmek için kritik öneme sahip olan ileri yönlü gerilim düşüşlerine göre de sınıflandırılır.

4.3 Tepe Dalga Boyu Sınıflandırması

Bu, yayılan derin kırmızı ışığın spektral rengini tanımlar; belirli dalga boylarının gerekli olduğu uygulamalar (örneğin, bitki fotoreseptör tepkisi) için kritik öneme sahiptir.

Not: Dominant/Peak wavelength measurement tolerance is ±1nm.

5. Performans Eğrisi Analizi

Aşağıdaki grafikler, tipik verilerden türetilmiş olup, temel parametrelerin çalışma koşullarına bağlı olarak nasıl değiştiğini göstermektedir. Bunlar sağlam sistem tasarımı için gereklidir.

5.1 Spektral Dağılım

Sağlanan spektrum eğrisi, AlGaInP teknolojisinin karakteristiği olan, koyu kırmızı bölgede (tipik kısım için yaklaşık 660-670nm) dar, belirgin bir tepe noktası göstermektedir. Diğer spektral bantlarda minimum emisyon vardır, bu da doymuş bir kırmızı renkle sonuçlanır.

5.2 İleri Yönlü Gerilim - Kavşak Sıcaklığı Karşılaştırması (Şekil 1)

Bir yarı iletken LED'in ileri yönlü gerilimi (V_F) negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir. Kavşak sıcaklığı (T_j) 25°C'den 115°C'ye yükseldikçe, V_F yaklaşık 0.25V doğrusal olarak azalır. Bu özellik, sürücü devrelerinde sıcaklık kompanzasyonu için hayati önem taşır ve dolaylı kavşak sıcaklığı izleme için kullanılabilir.

5.3 Göreceli Radyometrik Güç vs. İleri Akım (Şekil 2)

Optik çıkış gücü, ileri akımla doğrusal altı bir şekilde artar. Daha yüksek akımlarla sürüldüğünde daha fazla ışık elde edilirken, aynı zamanda önemli ölçüde daha fazla ısı üretilir; bu da etkinliği (watt başına lümen) azaltır ve potansiyel olarak ömrü kısaltır. Eğri, tasarımcıların çıkışı verimlilik ve güvenilirlikle dengelemesine yardımcı olur.

5.4 Göreceli Işık Akısı vs. Kavşak Sıcaklığı (Şekil 3)

Çoğu LED gibi, bu cihazın ışık çıkışı da kavşak sıcaklığı arttıkça azalır. Grafik, T sıcaklığı 115°C'ye ulaştığında bağıl ışık akısının oda sıcaklığındaki değerinin yaklaşık %80'ine düştüğünü göstermektedir. Etkili termal yönetim (düşük R_j th_thBu nedenle, kararlı ışık çıkışını korumak için kritik öneme sahiptir.

5.5 İleri Akım - İleri Voltaj (IV Eğrisi) (Şekil.4)

Bu temel IV karakteristiğidir. Düşük akımlarda üstel ilişkiyi, nominal çalışma akımında (~60mA) ise daha dirençli bir davranışa geçişi gösterir. Çalışma bölgesindeki eğim, LED'in dinamik direnci ile ilişkilidir.

5.6 Maksimum Sürme Akımı vs. Lehimleme Sıcaklığı (Şekil 5)

Bu güç azaltma eğrisi güvenilirlik için çok önemlidir. Lehim noktasının sıcaklığına (PCB sıcaklığından etkilenir) bağlı olarak, jonksiyon sıcaklığını 115°C limitinin altında tutmak için izin verilen maksimum ileri akımı gösterir. Örneğin, lehim noktası 70°C'ye ulaşırsa, maksimum güvenli sürekli akım yaklaşık 45mA'ye düşürülür.

5.7 Işıma Diyagramı (Şekil 6)

Kutupsal diyagram, tipik 120° yarı açıya sahip geniş, Lambert-benzeri yayılım paternini doğrulamaktadır. Yoğunluk, geniş bir merkezi bölgede neredeyse düzgündür, bu da onu odaklanmış bir huzmeden ziyade geniş alan aydınlatması gerektiren uygulamalar için uygun kılar.

6. Mekanik ve Paket Bilgileri

6.1 Paket Boyutları

LED, standart bir PLCC-2 paketinde bulunur. Ana boyutlar (mm cinsinden):
- Toplam Uzunluk: 2.0 mm
- Toplam Genişlik: 1.25 mm
- Toplam Yükseklik: 0.7 mm
- Bacak Aralığı: 1.05 mm (lehim pedleri arasındaki mesafe)
- Ped Boyutları: Yaklaşık 0.6mm x 0.55mm
Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.1mm'dir. Katot tipik olarak paket üzerinde bir çentik veya yeşil bir işaretle belirtilir.

6.2 Polarite Tanımlama

Doğru polarite esastır. Paket, katot (-) ucunu belirtmek için görsel bir gösterge (pah köşe veya renkli nokta gibi) içerir. PCB ayak izi tasarımı bu yönlendirmeyi yansıtmalıdır.

7. Lehimleme ve Montaj Kuralları

7.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

Cihaz, standart kızılötesi veya konveksiyon reflow lehimleme için derecelendirilmiştir. Önerilen profil, paket gövdesi üzerinde ölçülen 260°C (+0/-5°C) tepe sıcaklığına sahiptir ve 240°C üzerindeki süre 10 saniyeyi aşmamalıdır. Tek bir reflow döngüsü önerilir.

7.2 El Lehimleme

Manuel lehimleme gerekliyse, maksimum 350°C uç sıcaklığına ayarlanmış sıcaklık kontrollü bir havya ile yapılmalıdır. Plastik paket ve iç die bağlantısına termal hasarı önlemek için her bacağa temas süresi 3 saniye veya daha az ile sınırlandırılmalıdır.

7.3 Depolama Koşulları

As a moisture-sensitive device (MSD), the LEDs are packed in a moisture-resistant bag with desiccant. Once the sealed bag is opened, the components must be used within a specified time frame (typically 168 hours at <30°C/60%RH) or baked before reflow to prevent \"popcorning\" damage during lehimleme.

8. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

8.1 Makara ve Şerit Özellikleri

Bileşenler, otomatik pick-and-place makineleri için kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Standart makara boyutları sağlanmıştır (örneğin, 13 inç makara). Makara başına mevcut miktarlar 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500 ve 4000 adeti içerir.

8.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi, izlenebilirlik ve doğrulama için kritik bilgiler içerir:
- P/N: Tam ürün numarası, Flux, Dalga Boyu ve Voltaj için spesifik bin kodlarını kodlar.
- QTY: Makara üzerindeki parça miktarı.
- LOT No.: Kalite kontrolü için üretim parti numarası.

8.3 Nem Geçirmez Paketleme

Sevkiyat birimi, alüminyum lamine nem geçirmez bir torbanın içine yerleştirilmiş makara, nem alıcı ve bir nem göstergesi kartından oluşur. Torba daha sonra mühürlenir.

9. Reliability Testing

Ürün, %90 güven düzeyi ve %10 LTPD (Parti Tolerans Yüzdesi Hatalı) ile gerçekleştirilen kapsamlı bir güvenilirlik testi paketine tabi tutulur. Temel test kalemleri şunları içerir:
- Reflow Lehimleme Direnci: 260°C for 10 seconds.
- Termal Şok: -10°C ile +100°C arasında 200 döngü.
- Sıcaklık Döngüsü: -40°C ile +100°C arasında 200 döngü.
- High Temperature/Humidity Storage & Operation: 85°C/%85 RH'de 1000 saat.
- Yüksek/Düşük Sıcaklık Depolama: 85°C ve -40°C'de 1000 saat.
- Yüksek/Düşük Sıcaklıkta Çalışma Ömrü: Belirtilen sürücü akımları altında çeşitli sıcaklıklarda (25°C, 55°C, 85°C, -40°C) 1000 saat.
Bu testler, LED'in zorlu çevresel ve operasyonel stresler altındaki uzun vadeli kararlılığını ve dayanıklılığını doğrular.

10. Uygulama Tasarımı Hususları

10.1 Termal Yönetim

50°C/W'lik bir termal direnç (R_{th J-S}) ile ısı yönetimi çok önemlidir. 60mA'de (V_F~2.5V, P_d~150mW) sürekli çalışma durumunda, jonksiyon lehim noktasından 7.5°C daha sıcak olacaktır. Isıyı ortam sıcaklığına dağıtmak için pedlerin altında yeterli termal geçiş delikleri ve bakır alanı olan bir PCB kullanın. Beklenen PCB sıcaklığına göre maksimum akımı ayarlamak için güç azaltma eğrisine (Şekil 5) bakın.

10.2 Elektrik Sürücü

LED'leri her zaman sabit voltajla değil, sabit bir akım kaynağı ile sürün. Bu, kararlı ışık çıkışı sağlar ve termal kaçak oluşumunu önler. Sürücü, ileri voltaj sınıfı aralığını (2.0V ila 2.9V) karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır. Analog (akım azaltma) karartma ile ilişkili renk kaymasından kaçınmak için karartma amacıyla darbe genişlik modülasyonu (PWM) uygulamayı düşünün.

10.3 Optik Entegrasyon

Daha yönlendirilmiş bir ışın demetine ihtiyaç duyulursa, geniş 120° görüş açısı ikincil optiklerin (lensler, difüzörler) kullanılmasını gerektirebilir. Su berraklığındaki reçine lens, ışık emilimini en aza indirir. Çoklu LED dizileri için, bitişik cihazlar arasında termal kuplajı önlemek amacıyla yeterli boşluk bırakılmalıdır.

11. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu Orta Güç LED'i belirli bir niş işgal eder. Düşük güçlü gösterge LED'lerine kıyasla önemli ölçüde daha yüksek ışınımsal akı sunar ve sürekli aydınlatma için tasarlanmıştır. Yüksek güçlü LED'lerle karşılaştırıldığında, daha düşük akımda çalışır ve metal çekirdekli PCB'si olmayan daha basit bir pakete sahiptir; bu da dağıtılmış birçok ışık noktası gerektiren uygulamalar için daha uygun maliyetli olmasını sağlar. Temel farklılaştırıcıları, AlGaInP derin kırmızı verimliliği, üretim kolaylığı için standartlaştırılmış PLCC-2 paketi ve renk tutarlılığı için kapsamlı ANSI sınıflandırmasının birleşimidir.

12. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED'i sürekli olarak 120mA'de sürebilir miyim?
C: Hayır. Sürekli ileri akım için Mutlak Maksimum Değer 60mA'dir. 120mA değeri yalnızca palslı çalışma içindir (%10 görev döngüsü, 10ms pals genişliği). Sürekli akım değerinin aşılması, bağlantı noktasının aşırı ısınmasına, hızlı lümen kaybına ve erken arızaya yol açacaktır.

S: Radyometrik Güç (mW) ile Işık Akısı (lm) arasındaki fark nedir?
C: Radyometrik güç, watt cinsinden yayılan toplam optik gücü ölçer. Işık akısı, insan gözünün duyarlılığına (fotopik eğri) göre ayarlanmış olarak algılanan ışık gücünü ölçer. Derin kırmızı LED'ler için, insan gözü kırmızı ışığa daha az duyarlı olduğundan ışık akısı değeri nispeten düşük olacaktır, ancak radyometrik güç (bitki büyümesi veya algılama için önemli) yüksektir.

S: 67-21S/NDR2C-P5080B2C12029Z6/2T ürün kodunu nasıl yorumlarım?
C: Bu kod, paket tipini (67-21S), rengi (NDR = Derin Kırmızı) ve çeşitli parametreler için özel bin kodlarını (örneğin, akı için B2, akı için C1, voltaj için 29, dalga boyu için Z6) kodlar. Kesin çözümleme, üreticinin bin kodu çizelgesi ile doğrulanmalıdır.

S: Bir soğutucu gerekiyor mu?
A> For a single LED on a standard FR4 PCB with moderate copper, a dedicated heatsink may not be necessary at 60mA. However, for arrays of LEDs or operation in high ambient temperatures, thermal analysis is required. The derating curve (Fig.5) provides guidance. Improving the PCB thermal design is often more effective than adding a separate heatsink to such a small package.

13. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: Kapalı alanda marul yetiştiriciliği için tamamlayıcı bir aydınlatma çubuğu tasarlama. Çubuk 1 metre uzunluğunda olup fotosentezi teşvik etmek için derin kırmızı ışığa (660nm) eşit bir şekilde ihtiyaç duyar.

Tasarım Adımları:
1. Hedeflenen Aydınlatma Şiddeti: Bitki gölgesinde gerekli Fotosentetik Foton Akı Yoğunluğunu (PPFD) belirleyin.
2. LED Seçimi: Bu LED, DA3 grubunda (660-670nm) bulunur ve klorofil emilim zirveleriyle spektral uyumu nedeniyle idealdir.
3. Dizi Tasarımı: LED başına radyometrik çıkışa (örn. B4 grubundan 70mW) ve optik sistemin verimliliğine dayanarak gereken LED sayısını hesaplayın. LED'leri çubuk boyunca eşit aralıklarla yerleştirin.
4. Termal Tasarım: Mount the LEDs on an aluminum PCB (MCPCB) to manage the collective heat from the array, keeping the solder point temperature low to maximize light output and longevity (per Fig.3 & 5).
5. Sürücü Tasarımı: LED'lerin toplam akımını (LED sayısı * 60mA) sağlayabilen ve seri dizinin maksimum V_F toplamını karşılayan voltaj uyumluluğuna sahip bir sabit akım sürücüsü kullanın. Günlük ışık integrali kontrolü için PWM karartma özelliği ekleyin.

14. Çalışma Prensibi

Bu LED, Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit (AlGaInP) yarı iletken malzemesine dayanmaktadır. Diyotun eşik voltajını (~2.0V) aşan bir ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve boşluklar sırasıyla n-tipi ve p-tipi katmanlardan aktif bölgeye enjekte edilir. Radyatif olarak yeniden birleşirler ve enerjiyi foton formunda salarlar. AlGaInP alaşımının spesifik bant aralığı enerjisi, yayılan fotonların dalga boyunu belirler; bu da koyu kırmızı spektrumdadır (650-680 nm). Epoksi reçine lens, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve ışık çıkış hüzmesini şekillendirir.

15. Teknoloji Trendleri

Bu gibi Orta Güç LED'lerindeki eğilim, sürekli artan etkinliğe (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıkışı) ve daha yüksek çalışma sıcaklıklarında gelişmiş güvenilirliğe doğrudur. Epitaksiyel büyüme ve çip tasarımındaki ilerlemeler, verim düşüşünü (yüksek akımlardaki etkinlik azalması) azaltmaya devam etmektedir. Paketleme yenilikleri, termal R'yi düşürmek için ısıl yolları iyileştirmeye odaklanmaktadır._th ve daha dayanıklı, yüksek sıcaklıklı reçineler kullanmaktadır. Ayrıca, binlerce LED arasında tutarlılığın esas olduğu bahçecilik ve üst düzey mimari aydınlatmadaki renk-kritik uygulamaların taleplerini karşılamak için daha sıkı gruplandırma toleransları standart hale gelmektedir.