SMD Orta Güç Derin Kırmızı LED 67-21S Veri Sayfası - PLCC-2 Paketi - 150mA - 405mW

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, PLCC-2 paketinde, derin kırmızı ışık yayan bir Yüzeye Monte Cihaz (SMD) Orta Güç LED'in spesifikasyonlarını detaylandırır. Cihaz, su berraklığında reçine içinde kapsüllenmiş AlGaInP çip teknolojisi kullanılarak üretilmiştir. Orta güç tüketim aralığında yüksek verimlilik, geniş görüş açısı ve kompakt form faktörü gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Bileşen kurşunsuzdur ve RoHS direktiflerine uygundur.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED'in birincil avantajları arasında, tüketilen elektrik gücüne kıyasla verimli ışık çıkışı sağlayan yüksek ışık verimliliği yer alır. Geniş 120 derecelik görüş açısı, düzgün ışık dağılımını sağlayarak geniş aydınlatmanın kritik olduğu uygulamalar için uygun hale getirir. Kompakt PLCC-2 paketi, yüksek yoğunluklu PCB düzenlerine olanak tanır. Bu özellikler, derin kırmızı spektral çıkışın istendiği dekoratif ve eğlence aydınlatması, tarımsal aydınlatma (örneğin, bitki büyüme destekleme) ve genel aydınlatma amaçları için onu ideal bir seçim haline getirir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Çalışma bu sınırlar içinde tutulmalıdır.

• İleri Akım (I_F)): 150 mA (Sürekli).
• Tepe İleri Akım (I_FP)): 300 mA (Darbe, görev döngüsü 1/10, darbe genişliği 10ms).
• Güç Dağılımı (P_d)): 405 mW. Bu, eklemde izin verilen maksimum güç kaybıdır.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr)): -40°C ila +85°C.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg)): -40°C ila +100°C.
• Termal Direnç (R_{th J-S})): 50 °C/W (Eklemden Lehim Noktasına). Bu parametre, termal yönetim tasarımı için çok önemlidir.
• Eklem Sıcaklığı (T_j)): 115 °C (Maksimum).
• Lehimleme Sıcaklığı): Reflow: Maks. 10 saniye için 260°C. El lehimlemesi: Maks. 3 saniye için 350°C. Cihaz elektrostatik deşarja (ESD) karşı hassastır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Lehim noktası sıcaklığında (T_soldering) 25°C'de ölçülmüştür. Tipik değerler referans için verilmiştir; min/maks değerler garanti edilen performans aralığını tanımlar.

• Radyometrik Güç (Φ_e)): I_F=150mA'da 80 mW (Min), 180 mW (Maks). Bu, miliwatt cinsinden ölçülen toplam optik güç çıkışıdır. Tolerans ±%11'dir.
• İleri Voltaj (V_F)): I_F=150mA'da 1.8V (Min), 2.7V (Maks). Tipik değer bu aralık içindedir. Tolerans, gruplandırılmış değerden ±0.1V'dir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2)): I_F=150mA'da 120 derece (Tipik). Bu, ışık şiddetinin tepe değerinin yarısı olduğu tam açıdır.
• Ters Akım (I_R)): Ters voltajda (V_R) 5V'da 50 µA (Maks).

3. Gruplandırma Sistemi Açıklaması

LED, uygulama tasarımında tutarlılık sağlamak için temel parametreler için gruplara ayrılır. Spesifik grup kodları, ürün sipariş numarasının bir parçasıdır.

3.1 Radyometrik Güç Grupları

I_F=150mA'da gruplandırılmıştır. C1'den C5'e kadar olan kodlar artan çıkış gücü aralıklarını temsil eder.

• C1: 80 - 100 mW
• C2: 100 - 120 mW
• C3: 120 - 140 mW
• C4: 140 - 160 mW
• C5: 160 - 180 mW

3.2 İleri Voltaj Grupları

I_F=150mA'da gruplandırılmıştır. 25'ten 33'e kadar olan kodlar artan ileri voltaj aralıklarını temsil eder.

• 25: 1.8 - 1.9 V
• 26: 1.9 - 2.0 V
• ... kadar33: 2.6 - 2.7 V

3.3 Tepe Dalga Boyu Grupları

I_F=150mA'da gruplandırılmıştır. Derin kırmızı emisyonun spektral tepe noktasını tanımlar.

• DA2: 650 - 660 nm
• DA3: 660 - 670 nm
• DA4: 670 - 680 nm

Baskın/Tepe dalga boyu ölçüm toleransı ±1nm'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Spektrum Dağılımı

Verilen spektrum eğrisi, AlGaInP yarı iletkenlerinin karakteristiği olan derin kırmızı bölgede (gruba bağlı olarak yaklaşık 650-680nm) dar, iyi tanımlanmış bir tepe gösterir. Diğer spektral bantlarda minimum emisyon vardır, bu da saf kırmızı ışık gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir.

4.2 İleri Voltaj - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 1, ileri voltajın (V_F) negatif bir sıcaklık katsayısına sahip olduğunu göstermektedir. Eklem sıcaklığı (T_j) 25°C'den 115°C'ye yükseldikçe, V_Fyaklaşık 0.25V doğrusal olarak azalır. Bu, sıcaklık üzerinde kararlı çalışmayı sağlamak için sabit akım sürücü tasarımında kritik bir husustur.

4.3 Bağıl Radyometrik Güç - İleri Akım İlişkisi

Şekil 2, doğrusal altı bir ilişki göstermektedir. Radyometrik güç akımla artar ancak artan termal etkiler ve verim düşüşü nedeniyle daha yüksek akımlarda (~100mA üzeri) doygunluğa ulaşmaya başlar. Maksimum derecelendirilmiş akımda (150mA) çalıştırmak, biraz daha düşük bir akıma kıyasla orantılı olarak daha yüksek çıkış sağlamayabilir.

4.4 Bağıl Işık Şiddeti - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 3, termal söndürme etkisini göstermektedir. T_jyükseldikçe, optik çıkış azalır. 115°C'deki şiddet, 25°C'deki değerinin kabaca %70-80'idir. Işık çıkışını korumak için etkili bir soğutucu gereklidir.

4.5 İleri Akım - İleri Voltaj İlişkisi (IV Eğrisi)

Şekil 4, 25°C'de klasik diyot IV karakteristiğini sunar. Eğri, düşük akım bölgesinde üstel ilişkiyi ve 150mA çalışma akımında, dinamik direncin çıkarılabileceği daha doğrusal, dirençli bir davranışı gösterir.

4.6 Maksimum Sürme Akımı - Lehim Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 5, bir derecelendirme düşürme eğrisidir. Lehim noktasındaki sıcaklık (T_S) yaklaşık 70°C'yi aşarsa, izin verilen maksimum sürekli ileri akımın azaltılması gerektiğini belirtir. Örneğin, T_S=90°C'de, maksimum I_Fyaklaşık 110mA'ya düşürülür. Bu grafik, yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında güvenilirlik için hayati öneme sahiptir.

4.7 Işınım Deseni

Şekil 6 (Işınım Diyagramı), 120° görüş açısına sahip yakın-Lambertian emisyon desenini doğrular. Şiddet, geniş bir merkezi bölgede neredeyse düzgündür ve mekanik eksenden ±60 derecede %50'ye düşer.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

PLCC-2 paketi standart bir ayak izine sahiptir. Ana boyutlar (mm cinsinden, belirtilmedikçe tolerans ±0.1mm) genel uzunluk, genişlik ve yüksekliğin yanı sıra pad aralığı ve boyutunu içerir. Katot tipik olarak paket üzerindeki bir işaretçi veya pahlı köşe ile tanımlanır. PCB pad deseni tasarımı için kesin boyut çizimine başvurulmalıdır.

5.2 Polarite Tanımlama

Doğru çalışma için uygun yönlendirme gereklidir. Veri sayfasının paket çizimi, anot ve katot padlerini açıkça gösterir. Lehimleme sırasında yanlış polarite bağlantısı, LED'in yanmasını engeller ve ters öngerilime maruz bırakabilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Maksimum dayanma koşulu 10 saniye için 260°C'dir. Tepe sıcaklığı 260°C altında ve sıvı faz üstü süresi (TAL) kontrollü standart bir kurşunsuz reflow profili önerilir. Tüm LED'lerin benzer termal maruziyet yaşamasını sağlamak için PCB üzerindeki termal kütle farklılıkları dikkate alınmalıdır.

6.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse, havya ucu sıcaklığı 350°C'yi geçmemeli ve LED terminali ile temas süresi pad başına 3 saniye veya daha az ile sınırlandırılmalıdır. Düşük termal kütleli bir teknik kullanın.

6.3 Depolama Koşulları

Cihazlar, nem geçirmez bariyer torbalarında kurutucu ile paketlenmiştir. Mühürlü torba açıldıktan sonra, bileşenler nem emilimine (MSL derecesi) karşı hassastır. Belirtilen raf ömrü içinde kullanılmalı veya aşılırsa reflow öncesi IPC/JEDEC standartlarına göre kurutulmalıdır. Uzun süreli depolama, -40°C ile 100°C arasındaki sıcaklıklarda kuru bir ortamda yapılmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Makara ve Bant Spesifikasyonları

LED'ler, kabartmalı taşıyıcı bantlar üzerinde makaralara sarılmış olarak tedarik edilir. Standart makara boyutları ve bant genişlikleri sağlanmıştır. Makara başına yaygın miktarlar 250, 500, 1000, 2000, 3000 ve 4000 parçayı içerir, bu da otomatik pick-and-place montajını kolaylaştırır.

7.2 Etiket Açıklaması

Makara etiketi kritik bilgileri içerir: Radyometrik Güç (CAT), Dalga Boyu (HUE) ve İleri Voltaj (REF) için spesifik grup seçimlerini kodlayan Ürün Numarası (P/N); Paketleme Miktarı (QTY); ve izlenebilirlik için Parti Numarası (LOT No).

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Dekoratif ve Eğlence Aydınlatması: Derin kırmızı rengin gerektiği mimari vurgu aydınlatması, sahne aydınlatması ve tabelalar.
• Tarımsal Aydınlatma: Özellikle kırmızı ve uzak kırmızı ışığa duyarlı bitkilerdeki fotomorfogenik tepkileri (örneğin, çiçeklenme, gövde uzamasını etkileme) için bahçecilikte destekleyici aydınlatma.
• Genel Kullanım: Gösterge ışıkları, arka aydınlatma ve güvenilir, verimli bir kırmızı ışık kaynağına ihtiyaç duyan herhangi bir uygulama.

8.2 Tasarım Hususları

• Termal Yönetim: R_{th J-S}50°C/W ile, PCB etkili bir soğutucu görevi görmelidir. Termal pad altında ve çevresinde yeterli bakır alanı kullanın ve yüksek güç veya yüksek ortam sıcaklığı uygulamaları için iç katmanlara veya metal çekirdekli bir PCB'ye termal viyalar düşünün.
• Akım Sürme:** Her zaman sabit voltaj kaynağı değil, sabit akım sürücü kullanın. Sürücü, V_Fgrup aralığını ve negatif sıcaklık katsayısını karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır. Gerekirse karartma yeteneklerini düşünün.
• Optik Tasarım: Işın şekillendirme veya odaklama gerekiyorsa, geniş görüş açısı ikincil optikler (lensler, reflektörler) gerektirebilir. Su berraklığındaki reçine, iyi ışık çıkarma sağlar.

9. Güvenilirlik ve Test

Veri sayfası, %90 güven seviyesi ve %10 Parti Tolerans Yüzde Kusurlu (LTPD) ile yürütülen kapsamlı bir güvenilirlik test planını özetler. Testler şunları içerir:

• Reflow Lehimleme Direnci
• Termal Şok (-10°C ila +100°C)
• Sıcaklık Döngüsü (-40°C ila +100°C)
• Yüksek Sıcaklık/Nem Depolama (85°C/%85 RH)
• Çeşitli akım ve sıcaklık koşullarında Yüksek/Düşük Sıcaklık Depolama ve Çalışma Ömrü Testleri.

Bu testler, LED'in tipik üretim ve operasyonel stresler altındaki dayanıklılığını doğrular, uzun vadeli performansı garanti eder.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

PLCC-2 paketindeki bir Orta Güç Derin Kırmızı LED olarak, temel farklılaştırıcıları performans ve boyut dengesindedir. Düşük güçlü LED'lere kıyasla önemli ölçüde daha yüksek ışınım akısı sunar. Yüksek güçlü LED'lere kıyasla tipik olarak karta daha düşük bir termal dirence sahiptir ve daha düşük akımlarla sürülebilir, bu da sürücü tasarımını basitleştirir. AlGaInP teknolojisinin kullanımı, fosfor dönüştürülmüş kırmızılar gibi diğer teknolojilere kıyasla kırmızı spektrumda yüksek verimlilik sağlar. Bu kompakt form faktöründeki 150mA sürme akımı, 405mW güç dağılımı ve 120° açının spesifik kombinasyonu, aydınlatma pazarında belirli bir nişi hedefler.

11. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

11.1 Hangi sürücü akımını kullanmalıyım?

Tam belirtilen çıkış için 150mA sabit akım kullanın. Ancak, ömrü iyileştirmek veya termal yükü azaltmak için daha düşük bir akımda (örneğin, 100-120mA) sürmek mümkündür, çıkış Bağıl Radyometrik Güç - Akım eğrisine (Şek. 2) göre referans alınmalıdır. Asla 150mA sürekliyi aşmayın.

11.2 Parça numarasındaki grup kodlarını nasıl yorumlamalıyım?

Parça numarası (örneğin, NDR3C-P5080C1C51827Z15/2T) spesifik grupları kodlar. Bu spesifik sipariş edilebilir ürün için Radyometrik Güç, İleri Voltaj ve Tepe Dalga Boyu'nun garanti edilen minimum ve maksimum değerlerini belirlemek için alfanümerik kodları 3.1, 3.2 ve 3.3 bölümlerindeki grup tablolarıyla karşılaştırmalısınız.

11.3 LED ısındığında ışık çıkışı neden azalır?

Bu, Şekil 3'te gösterildiği gibi, termal söndürme veya verim düşüşü olarak bilinen yarı iletken malzemelerin doğal bir özelliğidir. Sıcaklık yükseldikçe, radyasyon yapmayan yeniden birleşme artar, iç kuantum verimliliğini azaltır. Uygun soğutucu, eklem sıcaklığı artışını en aza indirerek daha yüksek ışık çıkışını korur.

11.4 Birden fazla LED'i seri veya paralel bağlayabilir miyim?

Seri bağlantı, sabit akım sürücü kullanırken genellikle tercih edilir, çünkü aynı akım tüm LED'lerden geçer. Ancak, ileri voltaj toleransları (gruplar) toplanır, yeterli uyum voltajına sahip bir sürücü gerektirir. Paralel bağlantı, bireysel akım sınırlayıcı dirençler veya özel kanallar olmadan V_Fuyumsuzluğu nedeniyle önerilmez, bu da akım paylaşımına ve düzensiz parlaklığa veya arızaya neden olabilir.

12. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: Ortam sıcaklığı 40°C'ye kadar çıkabilen bir serada destekleyici kırmızı ışık için bir bahçecilik ışık çubuğu tasarlamak.

Tasarım Adımları:

1. Seçim: Hedeflenen spektrumu için (örneğin, fitokrom aktivasyonu için ilgili DA3 grubu: 660-670nm) bu derin kırmızı LED'i seçin.
2. Termal Analiz: İyi bir ömür için maksimum eklem sıcaklığını (T_j) 85°C olarak hedefleyin. T_ambient=40°C, R_{th J-S}=50°C/W ve P_d≈ V_F*I_F(örneğin, 2.2V * 0.15A = 0.33W) verildiğinde. Lehim noktasından ekleme sıcaklık artışı: ΔT = P_d* R_{th J-S}= 0.33W * 50°C/W = 16.5°C. Bu nedenle, lehim noktası sıcaklığı (T_S) T_j- ΔT = 85°C - 16.5°C = 68.5°C'nin altında tutulmalıdır.
3. PCB Tasarımı: LED'in termal padine bağlı geniş, sürekli bir bakır pad ile PCB'yi tasarlayın. T_Sambient_{=40°C iken T}68.5°C'nin altında tutmak için iç toprak katmanlarına veya özel bir termal katmana birden fazla termal viyalar kullanın. Hesaplanan T_S.
4. için sürme akımının kabul edilebilir olduğundan emin olmak için Şekil 5'e başvurun.Sürücü Tasarımı_F: Seri bağlı 10 LED için, sürücünün çıkış voltajı uyumu, seçilen gruptaki maksimum V
5. toplamını (örneğin, 10 * 2.3V = 23V) artı bir miktar marjı kapsayacak şekilde 150mA başına kapasiteye sahip bir sabit akım sürücü seçin.Optik Yerleşim

: LED'leri, 120° görüş açısını dikkate alarak, bitki gölgesi üzerinde istenen ışık şiddeti düzgünlüğünü elde etmek için çubuk üzerinde uygun şekilde aralayın.

13. Çalışma Prensibi

Bu LED, Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit (AlGaInP) malzemesine dayalı bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Diyotun açılma eşiğini aşan bir ileri voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları radyasyon yaparak yeniden birleşir ve enerjiyi foton formunda serbest bırakır. AlGaInP alaşımının spesifik bant aralığı enerjisi, yayılan ışığın dalga boyunu belirler, bu durumda derin kırmızı spektrumdadır (650-680 nm). Su berraklığındaki epoksi reçine kapsülleyici, yarı iletken çipi korur, mekanik stabilite sağlar ve ışık çıkış desenini şekillendirir.

14. Teknoloji Trendleri

• Bunun gibi orta güçlü LED'ler, katı hal aydınlatmasında düşük güçlü gösterge LED'leri ve yüksek güçlü aydınlatma LED'leri arasındaki boşluğu kapatarak önemli bir trendi temsil eder. Bu segmenti etkileyen temel endüstri trendleri şunlardır:Artırılmış Verimlilik
• : Devam eden malzeme ve paketleme araştırmaları, elektriksel giriş (mA) birimi başına daha yüksek radyometrik güç (mW) sağlamayı, aynı ışık çıkışı için enerji tüketimini azaltmayı amaçlamaktadır.Geliştirilmiş Termal Yönetim
• : Paket tasarımındaki (örneğin, geliştirilmiş termal padler) ve PCB malzemelerindeki (örneğin, yalıtımlı metal substratlar, termal kaplamalı levhalar) ilerlemeler, daha iyi ısı dağılımına olanak tanır, bu da daha yüksek sürme akımlarına veya standart akımlarda geliştirilmiş güvenilirliğe olanak tanır.Dar Spektral Tepe Noktaları ve Yeni Dalga Boyları
• : Bahçecilikte, bitki fotoreseptörleriyle eşleşen çok spesifik, dar emisyon tepe noktalarına sahip LED'lere (örneğin, 660nm, 730nm) talep vardır. Bu hedeflenen dalga boylarında verimliliği optimize etmek için geliştirme devam etmektedir.Küçültme ve Entegrasyon