SMD5050 RGB Tam Renkli LED Veri Sayfası - Boyutlar 5.0x5.0x1.6mm - Gerilim 2.2-3.4V - Güç 0.846W - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

SMD5050-RGB, canlı renk karıştırma ve güvenilir çalışma gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek performanslı, yüzey montaj, tam renkli bir LED'dir. Bu cihaz, kırmızı, yeşil ve mavi LED çiplerini tek bir 5.0mm x 5.0mm paket içinde entegre ederek, darbe genişlik modülasyonu (PWM) veya analog akım kontrolü ile geniş bir renk spektrumu oluşturmayı sağlar. Başlıca uygulamaları arasında dekoratif aydınlatma, mimari vurgu aydınlatması, ekran arka aydınlatması, tabelalar ve dinamik renk efektlerinin istendiği tüketici elektroniği yer alır.

Bu LED'in temel avantajı, üç farklı yayıcıyı barındıran kompakt form faktörüdür; bu, üç ayrı ayrık LED kullanmaya kıyasla PCB tasarımını ve montajını basitleştirir. Tipik 120 derecelik geniş görüş açısı sunarak, çeşitli açılardan iyi renk düzgünlüğü ve görünürlük sağlar. Paket, reflow lehimleme dahil standart SMT (Yüzey Montaj Teknolojisi) montaj süreçleriyle uyumluluk için tasarlanmıştır.

2. Teknik Parametreler ve Özellikler

2.1 Mutlak Maksimum Değerler (Ta=25°C)

Aşağıdaki parametreler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez.

• İleri Akım (IF):90 mA (sürekli)
• İleri Darbe Akımı (IFP):120 mA (Darbe genişliği ≤10ms, Görev döngüsü ≤1/10)
• Güç Dağılımı (PD):846 mW
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-40°C ila +80°C
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +80°C
• Kavşak Sıcaklığı (Tj):125°C
• Lehimleme Sıcaklığı (Tsld):200°C veya 230°C, 10 saniye (reflow profili)

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler (Ta=25°C)

Bu parametreler, standart test koşulları altındaki tipik performansı tanımlar.

• İleri Gerilim (Kırmızı, VF_R):Tipik 2.2V, Maksimum 2.6V (IF=60mA'de)
• İleri Gerilim (Yeşil, VF_G):Tipik 3.2V, Maksimum 3.4V (IF=60mA'de)
• İleri Gerilim (Mavi, VF_B):Tipik 3.2V, Maksimum 3.4V (IF=60mA'de)
• Ters Gerilim (VR):5 V
• Ters Akım (IR):Maksimum 10 µA
• Görüş Açısı (2θ1/2):120 derece

2.3 Dalga Boyu Sınıflandırması

LED'ler, bir uygulama içinde renk tutarlılığını sağlamak için belirli dalga boyu gruplarına ayrılır. Baskın dalga boyu grupları aşağıdaki gibidir:

• Kırmızı (R):R1 (620-625nm), R2 (625-630nm)
• Yeşil (G):G5 (519-522.5nm), G6 (522.5-526nm), G7 (526-530nm)
• Mavi (B):B1 (445-450nm), B2 (450-455nm), B3 (455-460nm), B4 (460-465nm)

Bu sınıflandırma, tasarımcıların belirli renk noktaları veya birden fazla birim arasında sıkı renk eşleştirmesi gereken uygulamalar için kesin renklilik koordinatlarına sahip LED'leri seçmesine olanak tanır.

3. Performans Eğrileri ve Analizi

3.1 İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

I-V karakteristiği, sürücü tasarımı için temeldir. Kırmızı LED çipi, yeşil ve mavi çiplere (tipik olarak ~3.2V) kıyasla daha düşük bir ileri gerilim (tipik olarak ~2.2V) sergiler; bu, kullanılan farklı yarı iletken malzemelerle (örneğin, kırmızı için AlInGaP, yeşil/mavi için InGaN) tutarlıdır. Bu farklılık, dengeli parlaklık ve uygun renk karışımı elde etmek için genellikle her renk için ayrı akım sınırlayıcı dirençler veya bağımsız sabit akım kanalları içeren dikkatli bir devre tasarımı gerektirir. Eğri, diyot davranışına özgü keskin bir açılma gösterir.

3.2 Bağıl Spektral Güç - Kavşak Sıcaklığı

Bir LED'in spektral çıkışı, kavşak sıcaklığındaki değişikliklerle kayar. Genel olarak, kavşak sıcaklığı arttıkça, InGaN tabanlı LED'lerin (yeşil/mavi) baskın dalga boyu daha uzun dalga boylarına (kırmızıya kayma) doğru kayma eğilimindedir ve optik çıkış gücü azalır. AlInGaP tabanlı kırmızı LED'ler için dalga boyu da kayabilir ve verim düşer. Bu grafik, değişen ortam sıcaklıklarında çalışan veya termal yönetimin zor olduğu uygulamalar için çok önemlidir, çünkü algılanan rengi ve ışık çıkışını etkileyebilir. Kararlı renk performansını korumak için uygun soğutucu ve termal tasarım esastır.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Boyutlar ve Dış Hat Çizimi

Paket boyutları 5.0mm (U) x 5.0mm (G) x 1.6mm (Y)'dir. Çizim, kritik toleransları içerir: .X boyutları ±0.10mm toleransa sahiptir ve .XX boyutları ±0.05mm toleransa sahiptir. LED, altı terminale (üç renk çipinin her biri için anot ve katot) sahiptir.

4.2 Önerilen Ayak İzi ve Şablon Tasarımı

Güvenilir lehim bağlantısı oluşumunu sağlamak için önerilen bir PCB lehim yatağı deseni (ayak izi) ve lehim pastası şablon tasarımı sağlanmıştır. Ayak izi, iyi lehim ıslanması ve mekanik stabiliteyi kolaylaştırmak için termal rahatlama desenleri ve uygun pad boyutları içerir. Bu önerilen düzene uymak, mezar taşı oluşumu, yanlış hizalama ve yetersiz lehim bağlantılarını önlemeye yardımcı olur.

5. Montaj, Kullanım ve Uygulama Kılavuzları

5.1 Nem Hassasiyeti ve Kurutma

SMD5050 paketi nem hassastır (IPC/JEDEC J-STD-020C'ye göre MSL sınıflandırması). Orijinal nem bariyerli torba açılırsa ve bileşenler belirtilen sınırların ötesinde ortam nemine maruz kalırsa, emilen nem reflow lehimleme sırasında buharlaşabilir ve potansiyel olarak iç katman ayrılmasına veya çatlamaya ("patlamış mısır etkisi") neden olabilir.

• Depolama:Açılmamış torbaları <30°C/<%85 RH'de saklayın. Açtıktan sonra <30°C/<%60 RH'de saklayın ve 12 saat içinde kullanın.
• Kurutma:Maruziyet sınırları aşarsa veya nem göstergesi kartı yüksek nem gösteriyorsa, lehimlemeden önce 60°C'de 24 saat kurutun. 60°C'yi aşmayın. Kurutma sonrası 1 saat içinde kullanın veya kuru bir dolapta (<%20 RH) saklayın.

5.2 Elektrostatik Deşarj (ESD) Koruması

LED'ler, özellikle yeşil, mavi ve beyaz (burada geçerli değil) çeşitleri olmak üzere ESD hasarına duyarlı yarı iletken cihazlardır. ESD, anında arızaya (felaket) veya ömrün azalmasına ve performans düşüşüne yol açan gizli hasara neden olabilir.

• Önlemler:Tam bir ESD kontrol programı uygulayın: topraklanmış bileklikler, antistatik paspaslar, iyonizerler ve iletken zeminler kullanın. LED'leri yalnızca ESD korumalı çalışma istasyonlarında tutun.
• Paketleme:Taşıma ve depolama için iletken veya dağıtıcı malzemeler kullanın.

5.3 Devre Tasarımı Önerileri

Uygun sürücü devresi, performans ve uzun ömür için kritiktir.

• Akım Sınırlama:Her renk kanalı için her zaman seri bir akım sınırlayıcı direnç kullanın. Bu, besleme gerilimi ve bireysel LED'ler arasındaki ileri gerilim (Vf) değişimlerine karşı akımı stabilize eder.
• Sürücü Türü:Optimum stabilite ve termal kaçakları önlemek için sabit gerilim sürücüler yerine sabit akım sürücüleri şiddetle tavsiye edilir.
• Bağlantı Polaritesi:Güç uygulamadan önce anot/katot polaritesini doğrulayın. Ters bağlantı LED'e zarar verebilir.
• Güç Sıralaması:Bağlantı yaparken, önce sürücü çıkışını LED'e bağlayın, ardından sürücüye giriş gücünü uygulayın; bu, gerilim geçici durumlarını önlemek içindir.

Veri sayfası, iki devre konfigürasyonunu göstermektedir: biri paralel dizideki her LED için tek bir direnç (Vf değişirse akım dengesizliği nedeniyle daha az ideal) ve diğeri her LED için ayrı bir direnç (daha iyi akım kontrolü için tercih edilir).

5.4 Kullanım Önlemleri

LED lensine çıplak parmaklarla doğrudan temas etmekten kaçının. Cilt yağları silikon lensi kirletebilir, optik bozulmaya ve ışık çıkışının azalmasına neden olabilir. Vakum tutucu aletler veya bileşen tutmak için tasarlanmış temiz cımbızlar kullanın. Cımbızlarla aşırı mekanik kuvvet, paket içindeki tel bağlantılarını veya yarı iletken die'yi hasara uğratabilir.

6. Sipariş Bilgileri ve Model Numaralandırması

Ürün, belirli bir parça numarası kodlama sistemini takip eder: T5A003FA. Belgede her segment için tam çözümleme detayları (akı kodu, renk sıcaklığı, iç kod, çip sayısı, lens kodu ve paket dış hattı) sağlanmış olsa da, ana tanımlayıcı "5050" paket boyutunu doğrular ve "RGB" veya "F" tam renkli (Kırmızı, Yeşil, Mavi) türünü belirtir.

7. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

7.1 Termal Yönetim

Maksimum kavşak sıcaklığı 125°C olsa da, daha düşük sıcaklıklarda çalışmak ömrü önemli ölçüde uzatır ve renk stabilitesini korur. PCB'nin ısı yayılımı için yeterli bakır alana sahip olduğundan emin olun. Yüksek güçlü veya yüksek yoğunluklu diziler için metal çekirdekli PCB'ler (MCPCB) veya aktif soğutma kullanmayı düşünün.

7.2 Renk Karıştırma ve Kontrol

Belirli bir beyaz nokta veya doymuş renk elde etmek için kırmızı, yeşil ve mavi kanallar arasındaki akım oranının hassas kontrolü gereklidir. Bu genellikle PWM karartma yoluyla yapılır; bu, LED'in optimal ileri gerilimini ve renk karakteristiklerini koruduğu için renk kontrolünde analog karartmadan daha etkilidir. Farklı ileri gerilimler, ortak bir gerilim kaynağı ve dirençler kullanılıyorsa, ayrı sürücü kanalları veya her renk için dikkatlice hesaplanmış direnç değerleri gerektirir.

7.3 Optik Tasarım

120 derecelik görüş açısı, geniş, Lambert benzeri bir yayılım deseni sağlar. Yönlendirilmiş ışık gerektiren uygulamalar için, lensler veya reflektörler gibi ikincil optikler LED'in üzerine monte edilebilir. Silikon lens malzemesi nispeten yumuşaktır; montaj sırasında çizilmemesine dikkat edilmelidir.

8. Karşılaştırma ve Farklılaşma

Üç ayrı SMD LED (örneğin, 3528 paket) kullanmaya kıyasla, entegre SMD5050 RGB daha kompakt bir çözüm sunar, pick-and-place montajını basitleştirir (bir bileşen vs. üç) ve üç renk noktasının kesin uzamsal hizalamasını sağlar; bu, kısa mesafelerde iyi renk karışımı için kritiktir. Önceki RGB LED paketlerine kıyasla, 5050 genellikle daha büyük ayak izi nedeniyle daha yüksek ışık çıkışı ve daha iyi termal performans sağlar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Üç rengi de tek bir dirençle paralel olarak sürebilir miyim?

Hayır, bu önerilmez. Kırmızı, yeşil ve mavi çiplerin ileri gerilimleri (Vf) farklıdır. Bunları tek bir dirençle paralel bağlamak ciddi akım dengesizliğine neden olur; çoğu akım en düşük Vf'ye (tipik olarak kırmızı) sahip kanaldan akar, bu da yanlış renklere ve bazı çiplerde potansiyel aşırı akıma yol açar.

9.2 Kurutma neden gereklidir ve daha hızlı kurutmak için daha yüksek sıcaklık kullanabilir miyim?

Kurutma, reflow sırasında hasarı önlemek için emilen nemi uzaklaştırır. 60°C'yi aşmayın. Daha yüksek sıcaklıklar, iç malzemeleri (silikon, varsa fosforlar, yapıştırıcılar) ve bant ve makara paketlemesinin kendisini bozabilir.

9.3 Bu LED'in tipik ömrü nedir?

LED'in ömrü (genellikle L70 - başlangıç ışık akısının %70'ine düşme süresi olarak tanımlanır) büyük ölçüde çalışma koşullarına, özellikle sürücü akımına ve kavşak sıcaklığına bağlıdır. Önerilen akımda (çip başına 60mA) veya altında çalışmak ve iyi bir termal tasarım ile düşük bir kavşak sıcaklığı sağlamak, on binlerce saatlik çalışma süresiyle sonuçlanabilir.

10. Pratik Uygulama Örneği

Senaryo: Renk değiştiren LED şerit tasarımı.

1. Düzen:Birden fazla SMD5050 RGB LED, esnek bir PCB şeridi üzerinde belirli bir aralıkla (örneğin, 30 LED/metre) yerleştirilir.
2. Devre:Her LED'in R, G ve B anotları, şerit üzerindeki ayrı akım sınırlayıcı dirençler aracılığıyla ortak güç hatlarına (Vcc_R, Vcc_G, Vcc_B) bağlanır. Katotlar, bir mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen N-kanal MOSFET'lerin drain'ine bağlanır.
3. Kontrol:Mikrodenetleyici, her LED grubunun (genellikle WS2812B gibi adreslenebilir şeritler için 3 LED'lik segmentler halinde gruplanır, bu da bir kontrolör çipi entegre eder) her renk kanalı için PWM sinyalleri üretir. Bu, her segment için bağımsız renk ve parlaklık kontrolüne olanak tanır.
4. Güç:5V veya 12V sabit gerilim kaynağı kullanılır. Gerilim ve direnç değerleri, şerit boyunca gerilim düşüşünü hesaba katarak, istenen çip başına 60mA'yi sağlayacak şekilde seçilir.
5. Montaj:Şerit, nem hassasiyeti ve ESD kılavuzlarına uyularak SMT süreçleri kullanılarak monte edilir. Lehimlemeden sonra, su geçirmezlik için genellikle bir silikon kaplama uygulanır.

11. Çalışma Prensibi

Bir LED, yarı iletken bir p-n eklem diyotudur. Diyotun eşik değerini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden gelen elektronlar, aktif katman içinde p-tipi bölgeden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme, enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. Yayılan ışığın belirli dalga boyu (rengi), aktif bölgede kullanılan yarı iletken malzemelerin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. SMD5050 RGB, üç farklı malzeme sisteminden (örneğin, kırmızı için AlInGaP, yeşil ve mavi için InGaN) yapılmış üç böyle eklemi tek bir pakette birleştirir. Her çipten gelen ışık harici olarak karışarak algılanan rengi üretir.

12. Teknoloji Trendleri

RGB LED'lerdeki genel eğilim, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen), geliştirilmiş renksel geriverim (daha geniş gam) ve daha yüksek güvenilirliğe doğrudur. Ayrıca, seri üretimde tutarlılığı sağlamak için daha sıkı renk ve akı sınıflandırmasına doğru bir hareket vardır. Kontrol elektroniği ile entegrasyon (örneğin, yerleşik IC'li "akıllı LED'ler" veya adreslenebilir LED'ler oluşturmak) giderek daha yaygın hale gelmekte, dinamik aydınlatma uygulamaları için sistem tasarımını basitleştirmektedir. Ayrıca, paketleme malzemelerindeki ilerlemeler, daha iyi termal performans ve nem ve UV maruziyeti gibi çevresel faktörlere karşı uzun vadeli dayanıklılık sağlamayı amaçlamaktadır.