LTST-E683RGBW SMD LED Veri Sayfası - 3.2x2.8x1.9mm - Kırmızı 2.4V/Yeşil 3.8V/Mavi 3.8V - 72-80mW - İngilizce Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

LTST-E683RGBW, tek bir kompakt paket içinde üç farklı yarı iletken ışık kaynağını birleştiren bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED'dir. Kırmızı ışık yayımı için bir AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfür) çipini, yeşil ve mavi ışık yayımı için iki InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) çipi ile birleştirir ve tümü difüz bir lens ile kaplanmıştır. Bu konfigürasyon, her üç rengin uygun yoğunluklarda karıştırılmasıyla beyaz ışık da dahil olmak üzere geniş bir renk spektrumu oluşturulmasına olanak tanır. Başlıca uygulama alanları, yer tasarrufunun ve otomatik montajın kritik olduğu arka aydınlatma, durum göstergeleri, dekoratif aydınlatma ve tam renkli ekran modülleridir. Temel avantajları arasında standart kızılötesi ve reflow lehimleme işlemleriyle uyumluluk, RoHS direktiflerine uygun kurşunsuz yapı ve 8mm şerit makaralar üzerinde yüksek hacimli, otomatik pick-and-place ekipmanlarına uygun paketleme bulunur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. LED'in bu sınırlarda veya yakınında sürekli çalıştırılması önerilmez. Temel parametreler şunları içerir:

• Güç Dağılımı (Pd): Kırmızı: 72mW, Yeşil/Mavi: 80mW. Bu, 25°C ortam sıcaklığında sürekli DC çalışma altında LED'in ısı olarak dağıtabileceği izin verilen maksimum güçtür. Bu sınırın aşılması, termal kaçak ve ömrün kısalması riski taşır.
• Tepe İleri Akım (Ifp): Kırmızı: 80mA, Yeşil/Mavi: 100mA. Bu, %1/10 görev döngüsü ve 0.1ms darbe genişliğinde belirtilen, izin verilen maksimum darbe akımıdır. DC değerinden önemli ölçüde yüksektir ve kısa süreli, yüksek yoğunluklu parlamalara olanak tanır.
• DC İleri Akım (If): Kırmızı: 30mA, Yeşil/Mavi: 20mA. Bu, güvenilir uzun vadeli çalışma için önerilen maksimum sürekli ileri akımdır. LED'i bu değerin üzerinde sürmek, ışık çıkışını artıracak ancak aynı zamanda daha fazla ısı üreterek, zamanla yarı iletken malzemeyi ve fosforları (varsa) bozabilir.
• Sıcaklık Aralığı: Çalışma: -40°C ila +85°C; Depolama: -40°C ila +100°C. Bu aralıklar, LED'in kullanım ve çalışmama dönemlerinde mekanik ve elektriksel bütünlüğünü sağlar.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Bunlar, standart test koşulları altında (Ta=25°C, If=20mA) ölçülen tipik performans parametreleridir.

• Işık Şiddeti (Iv): Milikandela (mcd) cinsinden ölçülür ve insan gözü tarafından algılanan LED parlaklığını temsil eder (CIE fotopik filtre kullanılarak). Belirtilen aralıklar şunlardır: Kırmızı: 71-224 mcd, Yeşil: 355-900 mcd, Mavi: 140-355 mcd. Yeşil çip tipik olarak en yükük ışık etkinliğini sergiler.
• Görüş Açısı (2θ1/2): 120 derecelik tipik bir değer, geniş, dağınık bir ışık yayılım modelini gösterir. Bu açı, ışık şiddetinin merkez eksendeki (0 derece) değerinin yarısına düştüğü tam açı olarak tanımlanır.
• Peak Wavelength (λp) & Dominant Wavelength (λd): λp (Kırmızı: 639nm, Yeşil: 518nm, Mavi: 468nm), spektral güç dağılımının maksimum olduğu dalga boyudur. λd (Kırmızı: 631nm, Yeşil: 525nm, Mavi: 470nm), LED'in rengiyle eşleştiği insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur ve CIE kromatik diyagramından türetilmiştir. Bunlar yakından ilişkilidir ancak özellikle geniş spektrumlu kaynaklar için aynı değildir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ): Bu parametre, tipik olarak 20nm (Kırmızı), 35nm (Yeşil) ve 25nm (Mavi) değerleriyle, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini gösterir. Daha küçük bir değer, daha monokromatik bir ışık kaynağı anlamına gelir.
• İleri Yönlü Gerilim (Vf): LED'in 20mA ile sürüldüğünde üzerindeki gerilim düşüşü. Aralıklar şöyledir: Kırmızı: 1.8-2.4V, Yeşil: 2.8-3.8V, Mavi: 2.8-3.8V. Yeşil ve mavi InGaN çiplerinin kırmızı AlInGaP çipine kıyasla daha yüksek Vf değerine sahip olması, farklı yarı iletken bant aralığı enerjilerinden kaynaklanır. Doğru çalışma için bir akım sınırlama direnci veya sabit akım sürücüsü gereklidir.
• Ters Akım (Ir): VR=5V'de maksimum 10μA. Bu LED, ters öngerilimli çalışma için tasarlanmamıştır. Yarı iletken ekleminin düşük ters kırılma gerilimi nedeniyle ters bir gerilim uygulamak anında ve onarılamaz arızaya neden olabilir.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler performans gruplarına (bin) ayrılır. Veri sayfası, her bir renk için yalnızca ışık şiddeti grup kodlarını sağlar.

• Kırmızı Işık Şiddeti Grupları: Q1 (71-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd), R2 (140-180 mcd), S1 (180-224 mcd). Her sınıf içi tolerans ±%11'dir.
• Yeşil Işık Şiddeti Sınıfları: T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd). Her sınıf içi tolerans ±%11'dir.
• Mavi Işık Şiddeti Sınıfları: R2 (140-180 mcd), S1 (180-224 mcd), S2 (224-280 mcd), T1 (280-355 mcd). Her sınıf içindeki tolerans ±11%'dir.

Sipariş verirken veya tasarlarken, bir dizi veya ekranda tekdüze bir görünüm elde etmek için gerekli sınıf kod(lar)ının belirtilmesi çok önemlidir. Farklı sınıfların karıştırılması, görünür parlaklık veya renk farklılıklarına yol açabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

PDF, 5. sayfada tipik karakteristik eğrilerine atıfta bulunmasına rağmen, metinde spesifik grafikler sağlanmamıştır. Standart LED davranışına dayanarak, bu eğriler tipik olarak şunları içerir:

• Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve): Üstel ilişkiyi gösterir. "Diz" gerilimi, iletimin başladığı noktadır; bu noktadan sonra küçük gerilim artışlarıyla akım hızla yükselir.
• Işık Şiddeti - İleri Akım (I-L Eğrisi): Genellikle düşük akımlarda doğrusaldır, ancak termal ve verim düşüşü etkileri nedeniyle yüksek akımlarda doyuma ulaşabilir.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı: Kavşak sıcaklığı arttıkça ışık çıkışının nasıl azaldığını gösterir. Kırmızı AlInGaP LED'ler, mavi/yeşil InGaN LED'lere kıyasla tipik olarak daha belirgin bir termal söndürme etkisine sahiptir.
• Spektral Güç Dağılımı: Her renk çipi için dalga boyu spektrumu boyunca yayılan ışığın bağıl yoğunluğunu gösteren grafikler.

Bu eğriler, LED'in standart dışı koşullardaki (farklı sürücü akımları, sıcaklıklar) davranışını anlamak ve termal yönetim tasarımı için hayati öneme sahiptir.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Paket Boyutları

LED, bir EIA standardı SMD paket ayak izine uygundur. Temel boyutlar (mm cinsinden, belirtilmedikçe tolerans ±0.2mm) bir PCB üzerindeki yerleşimini tanımlar. Bacak ataması şu şekildedir: Bacak 1: Kırmızı için Anot, Bacak 4: Yeşil için Anot, Bacak 3: Mavi için Anot. Ortak katot büyük olasılıkla dahili olarak başka bir bacağa veya termal pede bağlıdır (spesifik bağlantı boyut çiziminden doğrulanmalıdır). Dağıtıcı lens, daha geniş ve daha düzgün bir görüş açısı elde etmeye yardımcı olur.

5.2 Önerilen PCB Pad Tasarımı

Kızılötesi veya buhar fazlı reflow lehimleme için bir pad desen şeması önerilir. Bu öneriye uyulması, uygun lehim bağlantısı oluşumunu, LED jonksiyonundan iyi ısı iletimini ve mekanik stabiliteyi sağlar. Pad tasarımı, lehim fileto oluşumunu hesaba katar ve reflow sırasında mezar taşı oluşumunu önler.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz işlem için, J-STD-020B'ye uygun bir profil önerilir. Temel parametreler şunları içerir:

• Ön Isıtma: 150-200°C arasında, maksimum 120 saniye boyunca kartı kademeli olarak ısıtın ve flux'ı aktif hale getirin.
• Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C. LED'i aşırı ısıtmadan güvenilir bağlantılar oluşturmak için, sıvılaşma sıcaklığının üzerindeki süre (kurşunsuz lehim için tipik olarak ~217°C) kontrol edilmelidir.
• Toplam Lehimleme Süresi: Tepe sıcaklıkta maksimum 10 saniye, en fazla iki yeniden akış döngüsüne izin verilir.

Bu profilin uygulanması, epoksi lensi veya yarı iletken çipi çatlatabilecek termal şoku önler ve lehim bağlantılarında aşırı intermetalik büyümeyi engeller.

6.2 El ile Lehimleme

Gerekirse, lehim havya ile el lehimlemesine sıkı sınırlamalarla izin verilir: havya ucu sıcaklığı 300°C'yi geçmemeli ve bağlantı başına lehimleme süresi 3 saniyeyi aşmamalıdır. Yalnızca bir el lehimleme döngüsüne izin verilir. Havyanın doğrudan LED gövdesine uygulanmasından kaçınılmalı; ısı PCB pedine uygulanmalıdır.

6.3 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca etil alkol veya izopropil alkol gibi belirtilen alkol bazlı çözücüler oda sıcaklığında bir dakikadan kısa süre kullanılmalıdır. Sert veya belirtilmemiş kimyasallar epoksi lens malzemesine zarar vererek bulanıklaşma, çatlama veya renk değişimine neden olabilir.

6.4 Storage & Moisture Sensitivity

LED paketi nem hassastır. Orijinal kapalı nem geçirmez torba (nem alıcı ile birlikte) açılmamışsa, depolama ≤30°C ve ≤%70 RH koşullarında olmalı ve önerilen kullanım süresi bir yıldır. Torba açıldıktan sonra bileşenler ≤30°C ve ≤%60 RH koşullarında saklanmalıdır. Ortam nemine 168 saatten (7 gün) fazla maruz kalan bileşenler, emilen nemi gidermek ve "popcorning"i (reflow sırasında hızlı buhar genleşmesi nedeniyle paket çatlaması) önlemek için reflow lehimlemeden önce yaklaşık 60°C'de en az 48 saat pişirilmelidir.

7. Packaging & Ordering Information

Ürün, otomatik montaj için endüstri standardı paketlemede tedarik edilir:

• Tape & Reel: Bileşenler, 8mm genişliğinde taşıyıcı bantlara yerleştirilir.
• Makara Boyutu: Çapı 7 inç (178mm).
• Makara Başına Miktar: 2000 adet.
• Minimum Order Quantity (MOQ): Kalan miktarlar için 500 adet.
• Cover Tape: Boş cepler üst kapak bandı ile kapatılmıştır.
• Eksik Bileşenler: Makara spesifikasyonuna göre art arda en fazla iki eksik LED'e izin verilir.
• Standart: Paketleme, EIA-481-1-B spesifikasyonlarına uygundur.

Parça numarası LTST-E683RGBW, üreticinin dahili kodlama sistemini takip eder; burada "RGBW", beyaz ışık üretme yeteneğine sahip renk kombinasyonunu belirtir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Full-Color Display Panels: Büyük video duvarlarında veya kapalı alan işaretlemelerinde tek tek piksel veya alt piksel olarak kullanılır.
• Arka Aydınlatma: Tüketici elektroniği, otomotiv gösterge panelleri veya endüstriyel kontrollerdeki LCD paneller için, genellikle ışık kılavuzları ve difüzörlerle birlikte kullanılır.
• Status & Indicator Lights: Çok renkli durum kodlamasının gerekli olduğu ağ ekipmanlarında, cihazlarda ve ölçüm cihazlarında.
• Decorative & Architectural Lighting: Renk değiştirme efektleri için şeritler veya modüllerde.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sürme: Her renk kanalı için daima bir sabit akım sürücüsü veya seri bağlı bir akım sınırlama direnci kullanın. Direnç değerini R = (Vsupply - Vf_LED) / If formülüyle hesaplayın. Yüksek Vf'li bir LED'de bile akımın limiti aşmamasını sağlamak için veri sayfasındaki maksimum Vf değerini kullanın.
• Termal Yönetim: Güç dağılımı düşük olsa da, özellikle yüksek akımla sürüldüğünde veya yüksek ortam sıcaklıklarında, LED bağlantısından ısıyı uzaklaştırmak için yeterli bakır alanına (termal pedler) sahip uygun PCB düzeni gereklidir. Bu, ışık çıkışını ve ömrü korur.
• Color Mixing & Control: Belirli renkler veya beyaz noktalar elde etmek için, her kanalın yoğunluk kontrolünde darbe genişlik modülasyonu (PWM) tercih edilen yöntemdir; çünkü analog karartmanın aksine tutarlı bir ileri voltaj ve renk kromatikliği sağlar.
• ESD Koruması: LED'ler elektrostatik deşarja karşı hassastır. Montaj sırasında ESD güvenli taşıma prosedürlerini uygulayın.

9. Technical Comparison & Differentiation

PDF'te diğer modellerle doğrudan bir karşılaştırma bulunmasa da, LTST-E683RGBW'nin temel farklılaştırıcıları çıkarılabilir:

• Entegre RGB Paketi: Üç çipi tek bir 3.2x2.8mm ayak izinde birleştirir, üç ayrı tek renkli LED kullanmaya kıyasla PCB alanından tasarruf sağlar.
• Dağınık Geniş Açılı Lens: 120 derecelik görüş açısı, ikincil optikler olmadan geniş görüş konileri gerektiren uygulamalar için uygun, geniş ve düzgün bir yayılım deseni sağlar.
• Process Compatibility: Standart kızılötesi/reflow lehimleme ve otomatik yerleştirme ile açık uyumluluk, yüksek hacimli, uygun maliyetli üretime uygunluğunu sağlar.
• Malzeme Seçimi: Kırmızı için AlInGaP kullanımı, GaP üzerindeki GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla daha yüksek verimlilik ve daha iyi sıcaklık kararlılığı sunar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Kırmızı LED'i 30mA ve yeşil/mavi LED'leri 20mA ile aynı anda sürebilir miyim?

Evet, her kanalı kendi maksimum DC ileri akımlarında bağımsız olarak sürebilirsiniz. Ancak, paketin toplam güç dağılımı dikkate alınmalıdır. Üçü de maksimum akımda açıksa, toplam gücü hesaplayın: Pred = 30mA * 2.4V(maks) = 72mW; Pyeşil = 20mA * 3.8V(maks) = 76mW; Pmavi = 20mA * 3.8V(maks) = 76mW. Toplam (224mW) muhtemelen paketin toplam dağıtım kapasitesini aşar. Bu nedenle, eşzamanlı tam güç çalıştırma, akım düşürme veya geliştirilmiş termal yönetim gerektirebilir. Mümkünse ayrıntılı termal direnç verilerine başvurun.

10.2 Her renk için ileri voltaj neden farklıdır?

İleri voltaj öncelikle yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. AlInGaP (kırmızı), InGaN'den (yeşil/~2.4 eV, mavi/~2.7 eV) daha düşük bir bant aralığına (~1.9-2.0 eV) sahiptir. Daha yüksek bir bant aralığı, elektronların geçişi için daha fazla enerji gerektirir, bu da daha yüksek bir ileri voltaj düşüşüyle sonuçlanır.

10.3 Bu RGB LED ile beyaz ışığı nasıl elde ederim?

Beyaz ışık, üç ana rengin (kırmızı, yeşil, mavi) belirli yoğunluk oranlarında karıştırılmasıyla oluşturulur. Hedeflenen beyaz noktaya (örneğin, soğuk beyaz, sıcak beyaz) bağlı olduğundan tek bir "doğru" oran yoktur. Her kanal için farklı akım seviyeleri veya PWM görev döngüleri ile denemeler yapmanız gerekecektir. PWM çıkışlarına sahip bir mikrodenetleyici kullanmak en esnek yaklaşımdır. RGB karışımının, fosfor dönüştürmeli beyaz LED'lere kıyasla genellikle daha düşük Renksel Geriverim İndeksi (CRI) ile beyaz ışık ürettiğini unutmayın.

10.4 Polariteyi yanlış bağlarsam ne olur?

Ters bir voltaj uygulamak, küçük bile olsa (Ir test koşulundaki 5V gibi), yüksek bir ters akımın akmasına neden olabilir ve bu da anında ve geri dönüşü olmayan hasara (eklem çökmesi) yol açabilir. Güç uygulamadan önce kutupları her zaman doğrulayın. Besleme hattına seri bir diyot ekleyerek ters polarite koruması sağlamak, genel devre için iyi bir uygulamadır.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: Taşınabilir bir cihaz için çok renkli bir durum göstergesi tasarlanıyor. Gösterge, yerden tasarruf etmek için tek bir LTST-E683RGBW kullanarak kırmızı (hata), yeşil (tamam), mavi (aktif) ve camgöbeği (aktif+tamam) renklerini göstermelidir.

Uygulama:

1. Sürücü Devresi: Üç adet PWM özellikli GPIO pinine sahip bir mikrodenetleyici kullanın. Her bir pin, küçük sinyal NPN transistörünün (örn. 2N3904) beyzine bağlanır. Her transistörün kollektörü, bir akım sınırlama direnci üzerinden ilgili LED renginin katoduna (ortak) bağlanır. LED anotları 3.3V besleme hattına bağlanır.
2. Direnç Hesaplaması (Yeşil için, en kötü durum Vf=3.8V): R = (3.3V - 3.8V) / 0.02A = Negatif değer. Bu, 3.3V'un yeşil/mavi LED'leri tipik Vf'lerinde ileri yönde polarlamak için yetersiz olduğunu gösterir. Çözüm: LED devresi için daha yüksek bir besleme gerilimi (örn. 5V) kullanın. Yeşil için 5V'ta yeniden hesaplayın: R = (5.0V - 3.8V) / 0.02A = 60 Ohm. Standart 62-ohm'luk bir direnç kullanın. Kırmızı için: R = (5.0V - 2.4V) / 0.03A ≈ 87 Ohm, 91 ohm kullanın.
3. Yazılım Kontrolü: Mikrodenetleyiciyi, PWM görev döngülerini ayarlayacak şekilde programlayın: düz renkler için %100. Camgöbeği (mavi+yeşil) için, hem mavi hem de yeşil kanalları %100'e ayarlayın. Yeşil ve mavi arasındaki yoğunluk dengesi, camgöbeği tonunu ayarlamak için PWM üzerinden ayarlanabilir.
4. Termal Kontrol: Maksimum güç senaryosu camgöbeği (Yeşil+Mavi her ikisi de 20mA'de). Ptoplam ≈ (5V-3.8V)*0.02A * 2 = 48mW, paket limitlerinin çok altında. Isı yayılımı için PCB'nin LED altında küçük bir bakır alana sahip olduğundan emin olun.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

LED'lerde ışık yayılımı, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans ilkesine dayanır. İleri yönlü bir voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden oyuklar aktif bölgeye (eklem) enjekte edilir. Bir elektron bir oyukla yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. AlInGaP ve InGaN gibi doğrudan bant aralıklı yarı iletkenlerde bu enerji başlıca bir foton (ışık parçacığı) şeklinde salınır. Yayılan fotonun dalga boyu (rengi), λ ≈ 1240 / Eg denklemine göre (λ nm, Eg eV cinsinden), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi (Eg) tarafından belirlenir. Dağınık epoksi lens, yarı iletken çipi korumak, çıkan ışık hüzmesini şekillendirmek ve çipten ışık çıkarma verimliliğini artırmak için kullanılır.

13. Teknoloji Trendleri

SMD RGB LED alanı, birkaç önemli trend tarafından yönlendirilmektedir:

• Increased Efficiency & Luminance: Epitaksiyel büyüme, çip tasarımı ve ışık çıkarma tekniklerindeki devam eden iyileştirmeler, ışık etkinliğini (vat başına lümen) artırmaya devam ederek daha parlak ekranlar veya daha düşük güç tüketimi sağlamaktadır.
• Miniaturizasyon: Paketler, optik performansı koruyarak veya iyileştirerek daha küçük hale geliyor (örn. 2.0x1.6mm, 1.6x1.6mm), bu da daha yüksek çözünürlüklü ekranların mümkün olmasını sağlıyor.
• Improved Color Consistency & Binning: Işık şiddeti, baskın dalga boyu ve ileri voltaj için daha sıkı sınıflandırma toleransları standart hale geliyor, bu da nihai ürünlerde kalibrasyon ihtiyacını azaltıyor.
• Integrated Drivers & Smart LEDs: Gelişen bir trend, LED paketinin içine kontrol devrelerinin (I2C veya SPI arayüzleri gibi) entegre edilmesidir. Bu, sistem tasarımını ve kablolamayı basitleştiren adreslenebilir "akıllı" RGB LED'ler oluşturur.
• Enhanced Reliability & Lifetime: Ambalaj malzemelerindeki iyileştirmeler (örn. epoksi yerine yüksek sıcaklık silikonları) ve çip montaj teknikleri, özellikle otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için LED'lerin maksimum çalışma sıcaklığını ve genel ömrünü artırmaktadır.