SMD5050 RGB Tam Renk LED Veri Sayfası - Boyut 5.0x5.0mm - Gerilim 2.2-3.4V - Güç 0.2W - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

SMD5050 RGB tam renk LED, canlı ve çok renkli aydınlatma gerektiren uygulamalar için tasarlanmış bir yüzey montaj cihazıdır. Kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) yarı iletken çiplerini tek bir 5.0mm x 5.0mm paket içinde entegre ederek, toplamsal renk karıştırma yoluyla geniş bir renk spektrumu oluşturma imkanı sunar. Bu bileşen, kompakt bir form faktöründe yüksek parlaklık çıkışı ve güvenilir performans için tasarlanmış olup, modern aydınlatma tasarımlarına uygundur.

1.1 Temel Avantajlar

Bu LED'in başlıca avantajları arasında yüksek ışık şiddeti, 120 derecelik geniş görüş açısı ve kırmızı, yeşil ve mavi diyotların yoğunluğunu bağımsız olarak kontrol ederek milyonlarca renk üretme yeteneği bulunur. SMD tasarımı, otomatik montaj süreçlerini kolaylaştırarak üretim verimliliğini ve tutarlılığını artırır.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu LED, tüketici elektroniği, mimari aydınlatma, tabelacılık, otomotiv aksan aydınlatması ve eğlence endüstrilerini hedeflemektedir. Tipik uygulamalar arasında LED video duvarları, dekoratif aydınlatma şeritleri, durum göstergeleri, ekran arka aydınlatmaları ve renk değiştirme özelliklerinin temel olduğu dinamik ortam aydınlatma sistemleri yer alır.

2. Teknik Parametre Analizi

2.1 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler (Ta=25°C)

Aşağıdaki tablo, tipik koşullar altında her renk kanalı için temel çalışma parametrelerini detaylandırmaktadır. Cihazın ömrünü ve performansını garanti altına almak için maksimum değerlere uymak çok önemlidir.

Parametre	Sembol	Tipik Değer	Maksimum Değer	Birim
Güç Dağılımı	PD	200	306	mW
İleri Akım	IF	60	90	mA
İleri Gerilim (Kırmızı)	VF	2.2	2.6	V
İleri Gerilim (Yeşil)	VF	3.2	3.4	V
İleri Gerilim (Mavi)	VF	3.2	3.4	V
Ters Gerilim	VR	-	5	V
Ters Akım	IR	-	≤5	μA
Tepe Dalga Boyu (λd) Kırmızı	λd	625	-	nm
Tepe Dalga Boyu (λd) Yeşil	λd	525	-	nm
Tepe Dalga Boyu (λd) Mavi	λd	460	-	nm
Görüş Açısı (2θ½)	2θ½	120	-	°
Çalışma Sıcaklığı	Topr	-40 ila +80	-	°C
Depolama Sıcaklığı	Tstg	-40 ila +80	-	°C
Bağlantı Sıcaklığı	Tj	-	125	°C

2.2 Termal Özellikler

Maksimum bağlantı sıcaklığı (Tj) 125°C olarak belirtilmiştir. Yüksek akımlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalışırken, performans düşüşünü ve erken arızayı önlemek için yeterli PCB bakır alanı ve potansiyel soğutucuları içeren uygun termal yönetim gereklidir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

3.1 Dalga Boyu Sınıflandırma Standartları

Üretimde renk tutarlılığını sağlamak için LED'ler, tepe emisyon dalga boylarına göre sınıflara ayrılır. Aşağıdaki kodlar her renk için dalga boyu aralıklarını tanımlar.

Kod	Minimum	Maksimum	Birim
R1	620	625	nm
R2	625	630	nm
G5	519	522.5	nm
G6	522.5	526	nm
G7	526	530	nm
B1	445	450	nm
B2	450	455	nm
B3	455	460	nm
B4	460	465	nm

Bu sınıflandırma, tasarımcıların büyük formatlı ekranlar veya koordineli aydınlatma tesisatları gibi tek tip renk görünümü gerektiren uygulamalar için hassas renklilikte LED'ler seçmesine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 İleri Gerilim - İleri Akım (IV Eğrisi)

IV eğrisi, kırmızı, yeşil ve mavi çipler için ileri gerilim (VF) ve ileri akım (IF) arasındaki ilişkiyi gösterir. Kırmızı LED tipik olarak yeşil ve mavi LED'lere (~3.2V) kıyasla daha düşük bir ileri gerilim (~2.2V) sergiler. Bu özellik, dengeli renk çıkışı elde etmek ve aşırı akım koşullarını önlemek için her kanal için uygun akım sınırlayıcı devreler veya sabit akım sürücüleri tasarlamak açısından çok önemlidir.

4.2 Bağıl Spektral Enerji - Bağlantı Sıcaklığı

Bu grafik, her renk çipinin ışık çıkışının (bağıl spektral enerji) artan bağlantı sıcaklığı (Tj) ile nasıl değiştiğini gösterir. Genellikle, bağlantı sıcaklığı yükseldikçe ışık çıkışı azalır. Azalma oranı farklı yarı iletken malzemeler (mavi/yeşil için InGaN ve kırmızı için AlInGaP) arasında değişebilir. Ürünün ömrü boyunca kararlı renk çıkışı ve parlaklığı korumak için etkili ısı emici hayati önem taşır.

4.3 Ortam Sıcaklığı - İzin Verilen İleri Akım

Bu düşürme eğrisi, maksimum izin verilen ileri akımı ortam sıcaklığının (Ta) bir fonksiyonu olarak tanımlar. Ortam sıcaklığı arttıkça, bağlantı sıcaklığının 125°C sınırını aşmasını önlemek için maksimum izin verilen akım azaltılmalıdır. Tasarımcılar, belirli uygulama ortamları için güvenli çalışma akımlarını belirlemek üzere bu eğriye başvurmalıdır.

4.4 Radyasyon Deseni (Görüş Açısı Eğrisi)

Polar şiddet dağılım diyagramı 120 derecelik görüş açısını doğrular. Yayılım deseni tipik olarak Lambert veya Lambert benzeridir, birçok genel aydınlatma ve gösterge uygulaması için uygun geniş ve eşit bir aydınlatma alanı sağlar.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları ve Ana Hat Çizimi

LED, 5.0mm (U) x 5.0mm (G) boyutlarında standart bir SMD5050 paketinde bulunur. Hassas PCB yerleşimi için tam yükseklik ve boyutsal toleranslar (örneğin, .X boyutları için ±0.10mm, .XX boyutları için ±0.05mm) orijinal veri sayfasındaki detaylı mekanik çizimden referans alınmalıdır.

5.2 Önerilen Pad Yerleşimi ve Şablon Tasarımı

Güvenilir lehimleme sağlamak için önerilen bir land pattern (ayak izi) ve lehim pastası şablon tasarımı sağlanmıştır. Pad yerleşimi tipik olarak altı pad içerir - üç renk çipinin her biri için ikişer tane, bunlar belirli parça numarasına bağlı olarak ortak katot veya anot konfigürasyonunu paylaşır. Bu önerilen yerleşime uymak, mezar taşı gibi lehimleme hatalarını en aza indirir ve uygun termal ve elektriksel bağlantıyı sağlar.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

Bu LED, yüzey montaj teknolojisi (SMT) için kullanılan standart kızılötesi (IR) veya konveksiyon reflow lehimleme süreçleriyle uyumludur. JEDEC standartları tarafından belirlenen bir süre için (örneğin, 240°C üzerinde 10-30 saniye) 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığına sahip tipik bir kurşunsuz reflow profili genellikle uygulanabilir. İç tel bağlantılarına ve epoksi merceğe zarar vermemek için aşırı termal stresten kaçınmak çok önemlidir.

6.2 Taşıma ve Depolama Önlemleri

LED'ler elektrostatik deşarja (ESD) karşı hassastır. Bunları her zaman topraklanmış bileklikler ve iletken kaplar kullanarak ESD korumalı bir ortamda taşıyın. Bileşenleri, nem emilimini (reflow sırasında "patlamış mısır" etkisine neden olabilir) önlemek için önerilen koşullarda (sıcaklık < 40°C, nem < %70 RH) orijinal nem bariyerli torbalarında saklayın.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Ürün Paketleme Şartnamesi

LED'ler, otomatik pick-and-place montajı için kabartmalı taşıyıcı bantta tedarik edilir. Bant genişliği, yuva boyutları ve makara sayısı EIA-481 standartlarını takip eder. Belirli bir soyulma mukavemetine (10 derecelik açıda 0.1 - 0.7N) sahip bir kapak bandı, bileşenleri yerinde mühürler. Bu paketleme, yüksek hızlı montaj makinelerinde bileşen koruması, yön tutarlılığı ve besleme güvenilirliği sağlar.

7.2 Parça Numaralandırma Sistemi (Model Adlandırma Kuralı)

Parça numarası, temel özellikleri kodlayan yapılandırılmış bir formata uyar:

T [Şekil Kodu] [Çip Sayısı] [Optik Kod] [Dahili Kod] [Renk Kodu] [Flux Kodu] - [CCT Kodu] [Diğer Kodlar].

Örneğin, "5A" kodu 5050N şeklini, "3" üç çipi (RGB), "00" ikincil lens olmadığını, "F" tam renk olduğunu vb. gösterir. Bu terminolojiyi anlamak, doğru renk, parlaklık ve optik özelliklere sahip istenen LED varyantını doğru şekilde belirlemek ve sipariş etmek için gereklidir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

RGB LED'in her renk kanalı, bir sabit akım kaynağı veya anahtarlamalı bir gerilim kaynağı ile seri bağlı bir akım sınırlayıcı direnç kullanılarak bağımsız olarak sürülmelidir. Darbe genişlik modülasyonu (PWM), yoğunluk kontrolü (karartma ve renk karıştırma) için tercih edilen yöntemdir çünkü analog karartmanın aksine tutarlı bir ileri gerilim ve renklilik sağlar. PWM çıkışlarına sahip bir mikrodenetleyici, kontrol sinyallerini üretmek için yaygın olarak kullanılır.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Eşleştirme:R, G, B çiplerinin farklı Vf ve verimlilikleri nedeniyle, beyaz dengesi veya istenen renk oranlarını elde etmek için ayrı akım ayarlama dirençleri veya sürücüler gereklidir.
• Termal Yönetim:Özellikle yüksek akımlarda veya yüksek yoğunluklu dizilerde çalışırken, PCB üzerinde yeterli termal rahatlama ve bakır alanı bulundurun.
• ESD Koruması:Özellikle taşınabilir veya tüketici uygulamalarında, LED'e yakın sinyal hatlarına ESD koruma diyotları ekleyin.
• Optik Tasarım:İstenen ışın desenini ve uzaysal dağılımı elde etmek için lens veya ışık kılavuzları tasarlarken 120 derecelik görüş açısını göz önünde bulundurun.

9. Güvenilirlik ve Kalite Standartları

9.1 Güvenilirlik Test Standartları

Ürün, endüstri standartlarına (JESD22, MIL-STD-202G) göre titiz güvenilirlik testlerinden geçer. Temel testler şunları içerir:

• Çalışma Ömrü Testi:Oda sıcaklığında, yüksek sıcaklıkta (85°C) ve düşük sıcaklıkta (-40°C) maksimum akım altında 1008 saat boyunca yapılır.
• Yüksek Sıcaklık/Nem Çalışma Ömrü:60°C/%90 RH'de 1008 saat.
• Sıcaklık Döngüsü:Cihazı aşırı sıcaklıklar (örneğin, -40°C ila +125°C) arasında hızlı geçişlere maruz bırakmak.

Arıza kriterleri, ileri gerilim kayması (≤200mV), ışık akısı bozulması (InGaN için ≤%15, AlInGaP için ≤%25) ve kaçak akım (≤10μA) sınırları dahil olmak üzere kesin olarak tanımlanmıştır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 Bu RGB LED ile saf beyaz ışık nasıl elde edilir?

Saf beyaz, kırmızı, yeşil ve mavi ışığın belirli yoğunluklarını karıştırarak oluşturulur. Gerekli kesin akım oranı (örneğin, IR:IG:IB), belirli LED sınıfının bireysel verimliliğine ve renklilik koordinatlarına bağlıdır. Yüksek hassasiyetli uygulamalar için tipik olarak kalibrasyon ve bir renk sensöründen geri bildirim gerektirir. PWM kontrolü kullanmak bu oranın ince ayarını sağlar.

10.2 Üç kanalı da tek bir sabit akım kaynağından paralel olarak sürebilir miyim?

Hayır. Kırmızı (~2.2V) ve mavi/yeşil (~3.2V) çipler arasındaki ileri gerilim farkı nedeniyle, bunları paralel bağlamak ciddi bir akım dengesizliğine yol açarak kırmızı kanalı aşırı sürerken diğerlerini yetersiz sürebilir. Her renk kanalının kendi akım kontrol devresine sahip olması gerekir.

10.3 Bağlantı sıcaklığının renk üzerindeki etkisi nedir?

Artış gösteren bağlantı sıcaklığı, tepe dalga boyunda bir kaymaya (tipik olarak AlInGaP kırmızı için daha uzun, InGaN mavi/yeşil için daha kısa) ve ışık çıkışında bir azalmaya neden olur. Bu, yönetilmezse RGB sistemlerde görünür renk kaymasına yol açabilir. İyi bir termal tasarım yoluyla kararlı, düşük bir bağlantı sıcaklığını korumak, renk kararlılığı gerektiren uygulamalar için çok önemlidir.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

11.1 Renk Ayarlanabilir Masa Lambası Tasarımı

Bu SMD5050 RGB LED'lerden oluşan bir dizi kullanan bir masa lambasını düşünün. Tasarım şunları içerir:

1. Sürücü Devresi:Her kanal için üç bağımsız sabit akım çıkışı ve PWM karartma yeteneğine sahip, bir mikrodenetleyiciden I2C veya benzeri bir arayüzle kontrol edilen özel bir LED sürücü entegresi.
2. Termal Tasarım:Metal çekirdek PCB (MCPCB) bir soğutucu görevi görür. Termal viyalar, LED termal pad'lerini kartın arka tarafındaki geniş bir bakır düzlemine bağlayarak ısıyı verimli bir şekilde dağıtır.
3. Optik:LED dizisinin üzerine, bireysel ışık noktalarını tekdüze, parlama yapmayan bir aydınlatma alanına karıştırmak için bir difüzör yerleştirilir.
4. Kontrol:Bir kullanıcı arayüzü (düğmeler, dokunmatik sensör veya uygulama), önceden ayarlanmış renklerin (beyaz, sıcak beyaz, soğuk beyaz) seçilmesine veya RGB kaydırıcılar aracılığıyla özel renklerin oluşturulmasına olanak tanır. Mikrodenetleyici, bu girdileri R, G ve B kanalları için karşılık gelen PWM görev döngülerine çevirir.

Bu vaka, bu bileşeni kullanırken elektriksel, termal, optik ve firmware tasarım hususlarının entegrasyonunu vurgulamaktadır.

12. Teknik Prensip Tanıtımı

12.1 RGB LED'lerin Çalışma Prensibi

Bir RGB LED temelde birlikte kapsüllenmiş üç bağımsız ışık yayan diyottur - kırmızı, yeşil ve mavi. Her diyot elektrolüminesans yoluyla ışık yayar: bir yarı iletken malzemenin (kırmızı için AlInGaP, yeşil ve mavi için InGaN) p-n eklemine ileri bir gerilim uygulandığında, elektronlar deliklerle yeniden birleşir ve enerjiyi foton şeklinde serbest bırakır. Yayılan ışığın dalga boyu (rengi), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Bu üç ana rengin yoğunluğunu bağımsız olarak kontrol ederek, toplamsal renk karıştırma yoluyla çok çeşitli ikincil renkler üretilebilir.

13. Teknoloji Trendleri

13.1 Tam Renk LED'lerdeki Evrim

Tam renk LED pazarı, odaklanılan trendlerle birlikte gelişmeye devam etmektedir:

• Daha Yüksek Verimlilik (lm/W):Epi-büyüme ve çip tasarımındaki sürekli iyileştirmeler, birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıkışı sağlayarak enerji tüketimini ve termal yükü azaltır.
• Geliştirilmiş Renksel Geriverim ve Gamut:Ekranlar için renk gamutunu genişletmek ve aydınlatma için Renksel Geriverim İndeksi'ni (CRI) iyileştirmek amacıyla, RGB tabanlı sistemlerde bile yeni fosfor sistemleri ve dar bantlı yayıcılar (kuantum noktaları gibi) geliştirilmektedir.
• Küçültme:TV ve monitörler için mini-LED arka aydınlatmalar gibi alan kısıtlı uygulamalar için benzer veya geliştirilmiş performansa sahip daha küçük paket boyutlarının (örneğin, 2020, 1515) geliştirilmesi.
• Entegre Akıllı Özellikler:Dahili sürücüler, kontrolörler ve iletişim arayüzleri (örneğin, I2C, SPI veya Zigbee/BLE gibi kablosuz) ile LED'lerin ortaya çıkışı, IoT bağlantılı aydınlatma için sistem tasarımını basitleştirir.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik:Daha yüksek sıcaklıklara ve daha sert çevre koşullarına daha iyi dayanmak ve ürün ömrünü uzatmak için paketleme malzemelerinde (silikonlar, seramikler) ilerlemeler.