SMD Orta Güç Kırmızı LED 67-21S Veri Sayfası - PLCC-2 Paketi - 1.9-2.6V - 70mA - 182mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

67-21S, genel aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış bir yüzey montaj orta güç LED'idir. PLCC-2 (Plastik Bacaklı Çip Taşıyıcı) paketini kullanır ve otomatik montaj süreçlerine uygun kompakt bir form faktörü sunar. Ana yayılan renk, su berraklığında reçine içinde kapsüllenmiş bir AlGaInP (Alüminyum Galyum İndiyum Fosfür) çip malzemesi ile elde edilen kırmızıdır. Bu kombinasyon, geniş ışık dağılımı gerektiren uygulamalar için uygun olan 120 derecelik geniş bir görüş açısı sağlar.

Bu LED'in temel avantajları, güç tüketim seviyesine göre iyi ışık çıkışı anlamına gelen yüksek verimliliği ve kurşunsuz (Pb-free) ve RoHS uyumluluğu gibi çevresel standartlara uygunluğudur. Paket, çeşitli çalışma koşullarında güvenilirlik için tasarlanmıştır.

2. Teknik Özellikler ve Derinlemesine Analiz

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazın çalışma limitleri belirli koşullar altında (lehim noktası sıcaklığı 25°C) tanımlanmıştır. Maksimum sürekli ileri akım (I_F) 70 mA'dır. Darbe çalışması için, görev döngüsü 1/10 ve darbe genişliği 10 ms iken 140 mA'lık bir tepe ileri akım (I_FP) kabul edilebilir. Maksimum güç dağılımı (P_d) 182 mW'dır. Çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ila +85°C arasındadır, depolama sıcaklığı (T_stg) ise -40°C ila +100°C'ye kadar uzanır. Eklemden lehim noktasına termal direnç (R_{th J-S}) 50 °C/W'dır ve bu, termal yönetim tasarımı için kritik bir parametredir. İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı (T_j) 115°C'dir. Lehimleme katı profillere uymalıdır: 260°C'de maksimum 10 saniye reflow lehimleme veya 350°C'de maksimum 3 saniye el lehimleme. Bileşen elektrostatik deşarja (ESD) karşı hassastır, uygun işleme prosedürleri gereklidir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Lehim noktası sıcaklığı 25°C ve ileri akım 60 mA'de ölçüldüğünde, cihaz minimum 9.0 lm'den maksimum 13.0 lm'ye kadar değişen bir ışık akısı (Φ) sergiler, tipik tolerans ±%11'dir. Aynı test akımında ileri voltaj (V_F) 1.9 V ila 2.6 V aralığındadır, tipik tolerans ±0.1V'dir. Görüş açısı (2θ_1/2) tipik olarak 120 derecedir. Ters akım (I_R), 5V'luk bir ters voltaj (V_R) uygulandığında maksimum 50 µA olarak belirtilmiştir. Bu parametreler standart çalışma koşulları altındaki temel performansı tanımlar.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Ürün, temel parametrelerde tutarlılığı sağlamak için sınıflara ayrılmıştır. Bu, tasarımcıların parlaklık ve elektriksel özellikler için kendi spesifik uygulama gereksinimlerine uyan LED'leri seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işık Akısı Sınıflandırması

Işık akısı, I_F=60mA'de ölçülen tanımlı minimum ve maksimum değerlere sahip birkaç sınıf koduna (B8, B9, L1, L2, L3) ayrılmıştır. Örneğin, B8 sınıfı 9.0 ila 9.5 lm'yi kapsarken, L3 sınıfı 12.0 ila 13.0 lm'yi kapsar. Genel tolerans ±%11 olarak kalır.

3.2 İleri Voltaj Sınıflandırması

İleri voltaj, 26'dan 32'ye kadar kodlar kullanılarak sınıflandırılır; her biri 1.9-2.0V (kod 26) ile 2.5-2.6V (kod 32) arasında başlayan 0.1V'luk bir aralığı temsil eder. Tolerans ±0.1V'dir.

3.3 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Kırmızı ışığın algılanan rengini tanımlayan baskın dalga boyu, iki koda ayrılır: R51 (620-625 nm) ve R52 (625-630 nm). Ölçüm toleransı ±1 nm'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren çeşitli karakteristik grafikler sağlar.

4.1 Spektrum Dağılımı

Bir grafik, göreceli ışık şiddetini dalga boyuna karşı gösterir, tipik olarak kırmızı spektrum içinde zirve yapar (bu cihaz için yaklaşık 620-640 nm), baskın dalga boyu sınıflarını doğrular.

4.2 İleri Voltaj - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 1, eklem sıcaklığına göre ileri voltaj kaymasını gösterir. İleri voltaj tipik olarak eklem sıcaklığı arttıkça azalır, bu yarı iletken diyotların yaygın bir özelliğidir.

4.3 Göreceli Radyometrik Güç - İleri Akım İlişkisi

Şekil 2, ışık çıkışının (göreceli radyometrik güç) ileri akımla nasıl arttığını tasvir eder. İlişki düşük akımlarda genellikle doğrusaldır ancak yüksek akımlarda doygunluk etkileri gösterebilir.

4.4 Göreceli Işık Akısı - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 3, ışık çıkışının eklem sıcaklığına bağımlılığını gösterir. Işık akısı tipik olarak eklem sıcaklığı yükseldikçe azalır, bu da tutarlı parlaklığı korumak için etkili termal yönetimin önemini vurgular.

4.5 İleri Akım - İleri Voltaj (IV Eğrisi)

Şekil 4, ortam sıcaklığı 25°C'de temel akım-voltaj (IV) karakteristik eğrisidir. Bir diyotun tipik üstel ilişkisini gösterir.

4.6 Maksimum Sürme Akımı - Lehim Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 5, termal direnci (R_{th j-s}= 50 °C/W) dikkate alarak, lehim noktası sıcaklığının bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum ileri akımı gösteren bir güç azaltma eğrisi sağlar. Bu, yüksek ortam sıcaklıklarında güvenli çalışma akımlarını belirlemek için çok önemlidir.

4.7 Işınım Deseni

Şekil 6, ışık şiddetinin uzaysal dağılımını (ışınım deseni) gösteren bir polar diyagramdır. Geniş, Lambert benzeri desen, 120 derecelik görüş açısını doğrular.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

PLCC-2 paketinin detaylı bir boyut çizimi sağlanmıştır. Ana boyutlar toplam uzunluk, genişlik ve yüksekliğin yanı sıra bacak (pad) aralığı ve boyutunu içerir. Çizim, katot işaretini gösteren bir üst görünüm içerir. Aksi belirtilmedikçe, boyut toleransı ±0.15 mm'dir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Veri sayfası iki lehimleme yöntemi belirtir. Reflow lehimleme için maksimum tepe sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli ve 260°C üzerindeki süre 10 saniye ile sınırlandırılmalıdır. El lehimlemesi için, havya ucu sıcaklığı 350°C'yi geçmemeli ve her bacak için temas süresi 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Bu limitler plastik paketin ve iç tel bağlantılarının hasar görmesini önlemek için gereklidir. Cihaz neme karşı hassastır; bu nedenle, paket açılmışsa ve maruz kalma süresi belirtilen seviyeyi aşmışsa (bu alıntıda detaylandırılmamıştır), lehimlemeden önce kurutma gerekebilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Neme Dayanıklı Paketleme

LED'ler neme dayanıklı paketleme ile tedarik edilir. Genellikle taşıyıcı bantlara yüklenir ve daha sonra makaralara sarılır. Yaygın bir konfigürasyon makara başına 4000 adettir. Paketleme bir nem alıcı içerir ve uygun etiketlerle bir alüminyum nem geçirmez torba içinde mühürlenir.

7.2 Etiket Açıklaması

Makaradaki etiket birkaç ana alan içerir: CPN (Müşteri Ürün Numarası), P/N (Ürün Numarası), QTY (Paketleme Miktarı), CAT (Işık Şiddeti Derecesi, akı sınıfına karşılık gelir), HUE (Baskın Dalga Boyu Derecesi), REF (İleri Voltaj Derecesi) ve LOT No (İzlenebilirlik için Parti Numarası).

7.3 Makara ve Bant Boyutları

Detaylı çizimler, makaranın (çap, genişlik, göbek boyutu) ve taşıyıcı bandın (yuva boyutları, aralık, bant genişliği) boyutlarını belirtir. Aksi belirtilmedikçe toleranslar tipik olarak ±0.1 mm'dir.

8. Uygulama Önerileri

Veri sayfası birincil uygulama alanlarını listeler: Dekoratif ve Eğlence Aydınlatması, Tarım Aydınlatması ve Genel Kullanım. Geniş görüş açısı ve iyi verimliliği, ortam aydınlatması, tabelalar, belirli bitki büyüme aşamaları için bahçecilik aydınlatması ve kırmızı vurgu aydınlatması istenen dekoratif armatürler için uygun kılar. Bir sürücü devresi tasarlarken, ileri voltaj sınıfı ve maksimum akım değerleri dikkate alınmalıdır. Önlemler bölümünde belirtildiği gibi, aşırı akım hasarını önlemek için harici bir akım sınırlayıcı direnç veya sabit akım sürücüsü zorunludur.

9. Güvenilirlik Testi

Kapsamlı bir güvenilirlik test planı özetlenmiştir ve ürünün sağlamlığını gösterir. Testler %90 güven düzeyi ve %10 LTPD (Parti Tolerans Yüzde Kusurlu) ile gerçekleştirilir. Test kalemleri şunları içerir: Reflow Lehimleme (260°C/10s), Termal Şok (-10°C ila +100°C), Sıcaklık Döngüsü (-40°C ila +100°C), Yüksek Sıcaklık/Nem Depolama (85°C/%85 RH), Yüksek Sıcaklık/Nem Çalıştırma (85°C/%85 RH, 35mA), Düşük/Yüksek Sıcaklık Depolama ve farklı akım ve sıcaklık koşulları altında çeşitli Düşük/Yüksek Sıcaklık Çalışma Ömrü testleri. Her test için örnek sayısı 22 adettir ve kabul/red kriteri 0/1'dir.

10. Kullanım İçin Önlemler

En kritik önlem aşırı akıma karşı korumadır. LED bir seri direnç veya uygun bir sabit akım devresi ile sürülmelidir. Akım, voltaj, güç veya sıcaklık için mutlak maksimum değerlerin aşılması kalıcı hasara neden olabilir. Montaj sırasında uygun ESD işleme uygulamaları takip edilmelidir. Termal direnç değeri, beklenen çalışma koşulları altında eklem sıcaklığını hesaplamak için kullanılmalı ve 115°C'nin altında kalmasını sağlamalıdır.

11. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

PLCC-2 paketindeki bir orta güç LED olarak, bu cihaz düşük güçlü gösterge LED'leri ile yüksek güçlü aydınlatma LED'leri arasında yer alır. Temel farklılaştırıcıları, iyi ışık çıkışı (13 lm'ye kadar) ile nispeten mütevazı güç tüketimi (maks. 182 mW) arasındaki dengesi ve PCB tasarımını ve tedarikini basitleştiren standartlaştırılmış PLCC-2 ayak izidir. Detaylı sınıflandırma sistemi, seri üretim için öngörülebilirlik sunar.

12. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Hangi sürücü akımını kullanmalıyım?

C: Cihaz 60mA'de karakterize edilmiştir. Maksimum sürekli akım olan 70mA'ye kadar çalıştırabilirsiniz, ancak ortam sıcaklığını, termal tasarımı dikkate alarak ve güç azaltma eğrisini (Şek. 5) kullanarak eklem sıcaklığının 115°C'yi geçmediğinden emin olmalısınız.

S: Katodu nasıl tanımlarım?

C: Paketin üst tarafında, katot bacağı yakınında görsel bir işaret (genellikle bir çentik veya yeşil nokta) bulunur. Paket boyut çizimine bakınız.

S: Darbe çalışması için kullanabilir miyim?

C: Evet, ancak tepe akımı 1/10 görev döngüsü ve 10ms darbe genişliği altında 140mA'yi geçmemelidir. Ortalama akım yine sürekli değere saygı göstermelidir.

S: Işık akısı neden bir aralık olarak verilmiştir?

C: Üretim varyasyonları nedeniyle, LED'ler sınıflandırılır. Tasarımınız için minimum bir performans seviyesini garanti etmek için bir sınıf (örneğin, 11-12 lm için L2) seçersiniz.

13. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Ortam kırmızı aydınlatması için dekoratif bir LED şeridi tasarlamayı düşünün. Tasarımcı, tutarlılık için L2 (11-12 lm) ve voltaj sınıfı 28 (2.1-2.2V) sınıfındaki 67-21S LED'i seçer. Şerit 12V DC ile çalışır. Her LED'i 60mA'de sürmek için bir seri direnç değeri hesaplanır: R = (V_supply- V_F) / I_F. Güvenlik için maksimum V_F= 2.2V kullanılırsa, R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163 ohm. Standart 160-ohm'luk bir direnç seçilir. Bu tür birden fazla LED+direnç çifti, 12V rayı üzerinde paralel olarak bağlanır. PCB düzeni, ortama termal direnci dikkate alarak, LED lehim pedlerinden ısı dağılımı için yeterli bakır alanı sağlar.

14. Çalışma Prensibi

Bu LED, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibi ile çalışır. Diyotun eşik değerini (bu AlGaInP malzemesi için yaklaşık 1.9-2.6V) aşan bir ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler eklem boyunca enjekte edilir. Yeniden birleşmeleri foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. AlGaInP yarı iletken alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) tanımlar, bu durumda kırmızı. Su berraklığında reçine kapsülleme, çipi korur ve ışık çıkarmaya yardımcı olur.

15. Endüstri Trendleri

Orta güç LED segmenti, daha yüksek verimliliğe (vat başına daha fazla lümen), gelişmiş renk tutarlılığına ve daha düşük maliyete doğru evrimini sürdürmektedir. Video duvarları ve doğrusal aydınlatma gibi tek tip görünüm gerektiren uygulamaların taleplerini karşılamak için daha sofistike sınıflandırma ve daha sıkı toleranslar eğilimi vardır. Paketleme teknolojisi de aynı ayak izinden daha iyi termal performans sunmak için ilerlemektedir, bu da daha yüksek sürücü akımlarına veya daha uzun ömre olanak tanır. PLCC-2 gibi standartlaştırılmış ayak izlerine doğru hareket, tasarımın yeniden kullanılmasını ve tedarik zinciri esnekliğini kolaylaştırır.