3.1mm Kırmızı LED Işık Şiddeti 180-400mcd - Gerilim 2.4V - Güç 75mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, 3.1mm çapında delikten montaj paketinde bulunan yüksek verimli, düşük güç tüketimli bir kırmızı LED için teknik özellikleri detaylandırır. Cihaz, ışık kaynağı olarak AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) çipini kullanır ve şeffaf bir lens içinde kapsüllenmiştir. Baskılı devre kartlarına (PCB) veya panellere çok yönlü montaj için tasarlanmıştır ve düşük akım gereksinimleri nedeniyle entegre devrelerle uyumluluğu ile karakterize edilir. Başlıca uygulama hedefleri arasında, güvenilir ve görünür sinyalizasyonun gerekli olduğu çeşitli elektronik ekipmanlarda genel amaçlı gösterge ışıkları yer alır.

1.1 Temel Avantajlar

• Yüksek Işık Şiddeti:20mA ileri akımda tipik 400 milikandela (mcd) çıkış sağlayarak yüksek görünürlük garantiler.
• Enerji Verimliliği:Düşük güç dağılımı özelliklerine sahiptir ve standart sürücü akımlarında verimli çalışır.
• Kompakt ve Çok Yönlü:3.1mm paket, alanı kısıtlı tasarımlara esnek entegrasyona olanak tanır.
• Sürücü Uyumluluğu:Düşük akımlı mantık devrelerinden doğrudan sürülmeye uygundur, sistem tasarımını basitleştirir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi yoktur.

• Güç Dağılımı (P_D):Maksimum 75 mW. Bu, LED paketinin kaldırabileceği toplam güçtür ve İleri Gerilim (V_F) × İleri Akım (I_F) olarak hesaplanır.
• İleri Akım:30 mA DC ileri akım (I_F) aşılmamalıdır. 90 mA'lik daha yüksek bir tepe ileri akımı yalnızca palslı koşullar altında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms pals genişliği) izin verilir.
• Termal Derecelendirme:İzin verilen maksimum DC ileri akım, ortam sıcaklığı (T_A) 50°C'nin üzerine her derece çıktığında doğrusal olarak 0.4 mA azaltılmalıdır.
• Ters Gerilim (V_R):5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Sıcaklık Aralıkları:Cihaz -40°C ila +100°C arasında çalışabilir ve -55°C ila +100°C arasında depolanabilir.
• Lehimleme Sıcaklığı:Bacaklar, LED gövdesinden 1.6mm ölçüldüğünde 260°C'de 5 saniye dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, 25°C ortam sıcaklığında (T_A) ölçülür ve cihazın tipik performansını tanımlar.

• Işık Şiddeti (I_V):I_F= 20mA'de minimum 180 mcd'den tipik 400 mcd'ye kadar değişir. Ölçüm, CIE fotopik göz tepki eğrisini takip eder.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):45 derece. Bu, ışık şiddetinin tepe eksenel değerinin yarısına düştüğü tam açıdır.
• Dalga Boyu:Tepe emisyon dalga boyu (λ_P) tipik olarak 632 nm'dir. Algılanan rengi tanımlayan baskın dalga boyu (λ_d) tipik olarak 624 nm'dir. Spektral bant genişliği (Δλ) 20 nm'dir.
• İleri Gerilim (V_F):Tipik olarak 2.4V, I_F= 20mA'de maksimum 2.4V.
• Ters Akım (I_R):5V ters gerilim (V_R) uygulandığında maksimum 100 µA.
• Kapasitans (C):Sıfır öngerilim ve 1MHz frekansta ölçüldüğünde tipik olarak 40 pF.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LED'ler, bir üretim partisi içinde tutarlılığı sağlamak için temel optik parametrelere göre sınıflara ayrılır. Parça numarası LTL1CHJETNN sınıf kodlarını içerir.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Birimler 20mA'de ölçülen mcd'dir. Her sınıf limiti için tolerans ±%15'tir.

• HJ Sınıfı:180 mcd (Min) ila 310 mcd (Maks). Parça numarası, bu LED'in HJ sınıfından olduğunu gösterir.
• KL Sınıfı: 310 mcd ila 520 mcd.
• MN Sınıfı: 520 mcd ila 880 mcd.

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Birimler 20mA'de ölçülen nm'dir. Her sınıf limiti için tolerans ±1nm'dir. Parça numarası bir dalga boyu sınıfı belirtmez, bu nedenle cihaz tipik 624 nm değerini kullanır.

• H27 Sınıfı: 613.5 nm ila 617.0 nm
• H28 Sınıfı: 617.0 nm ila 621.0 nm
• H29 Sınıfı: 621.0 nm ila 625.0 nm
• H30 Sınıfı: 625.0 nm ila 629.0 nm
• H31 Sınıfı: 629.0 nm ila 633.0 nm

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, temel parametreler arasındaki ilişkiyi grafiksel olarak gösteren tipik karakteristik eğrilere atıfta bulunur. Bunlar tasarım için gereklidir.

• I-V Eğrisi (Akım vs. Gerilim):İleri gerilim ve akım arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. 20mA'de tipik V_Fdeğeri 2.4V, bu eğri üzerinde bir noktadır.
• Işık Şiddeti vs. İleri Akım:Işık çıkışının akımla nasıl arttığını gösterir, tipik olarak çalışma aralığında neredeyse doğrusal bir ilişki içindedir.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:Eklem sıcaklığı arttıkça ışık çıkışındaki azalmayı gösterir, termal yönetimin önemini vurgular.
• Spektral Dağılım:Göreceli şiddetin dalga boyuna karşı grafiği, ~632 nm'deki tepe noktasını ve 20 nm yarı genişliği gösterir, saf kırmızı rengi doğrular.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

LED, 3.1mm çapında silindirik bir pakette bulunur. Temel boyutsal notlar şunları içerir:

• Tüm boyutlar milimetre cinsindendir (parantez içinde inç verilmiştir).
• Aksi belirtilmedikçe ±0.25mm (±0.010\") genel tolerans uygulanır.
• Flanş altındaki reçinenin maksimum çıkıntısı 1.0mm (0.04\")'dir.
• Bacak aralığı, bacakların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür.

5.2 Polarite Tanımlama

Delikten montaj LED'ler için, genellikle daha uzun bacak anodu (pozitif) belirtir. Katot (negatif) genellikle LED lensinde düz bir kenar veya daha kısa bir bacak ile gösterilir. Bu bileşenin spesifik polarite işaretlemesi için veri sayfası şemasına başvurulmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Bacak Şekillendirme

• Bükme, LED lens tabanından en az 3mm uzakta gerçekleştirilmelidir.
• Bacak çerçevesinin tabanı dayanak noktası olarak kullanılmamalıdır.
• Şekillendirme oda sıcaklığında velehimleme işlemindenönce yapılmalıdır.
• PCB montajı sırasında mekanik stresi önlemek için minimum kıvırma kuvveti kullanılmalıdır.

6.2 Lehimleme İşlemi

• Lens tabanı ile lehim noktası arasında en az 2mm boşluk bırakın.
• Lensi lehime daldırmaktan kaçının.
• LED lehimden dolayı sıcakken bacaklara stres uygulamayın.
• Önerilen Lehimleme Koşulları:
  • Lehim Havyası:Maksimum sıcaklık 300°C, maksimum süre 3 saniye (yalnızca bir kez).
  • Dalga Lehimleme:Maksimum 100°C'ye kadar maksimum 60 saniye ön ısıtma; lehim dalgası maksimum 260°C'de maksimum 10 saniye.
• Uyarı:Aşırı sıcaklık veya süre, lensin deforme olmasına veya felaket arızasına neden olabilir.

6.3 Depolama ve Taşıma

• Depolama:Önerilen ortam 30°C'yi ve %70 bağıl nemi aşmamalıdır.
• Raf Ömrü:Orijinal ambalajından çıkarılan LED'ler üç ay içinde kullanılmalıdır. Daha uzun depolama için, kurutuculu kapalı bir kap veya nitrojen ortamı kullanın.
• Temizlik:Gerekirse izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanın.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Paketleme Özellikleri

LED'ler, ESD hasarını önlemek için antistatik torbalarda paketlenir.

• Paket Torbası: Torba başına 1000, 500 veya 250 adet.
• İç Karton: 10 paket torbası, toplam 10.000 adet.
• Dış Karton: 8 iç karton, sevk lotu başına toplam 80.000 adet. Bir lottaki son paket tam dolu olmayabilir.

8. Uygulama Tasarım Önerileri

8.1 Sürücü Devre Tasarımı

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Özellikle birden fazla LED'i paralel bağlarken, her LED ile seri olarak bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır.

• Önerilen Devre (Model A):Her LED'in kendi seri direnci vardır. Bu, bireysel LED'ler arasındaki ileri gerilim (V_F) varyasyonlarını telafi eder, her birinin aynı akımı almasını ve dolayısıyla aynı parlaklığı yaymasını sağlar.
• Önerilmeyen Devre (Model B):Birden fazla LED'i tek bir paylaşılan dirençle paralel bağlamak önerilmez. V_F'deki küçük farklar, önemli akım dengesizliğine ve düzensiz parlaklığa yol açabilir.

Seri direnç değeri (R_S) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R_S= (V_Besleme- V_F) / I_F. Tipik V_Fdeğeri 2.4V ve istenen I_Fdeğeri 20mA ile 5V besleme kullanıldığında: R_S= (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. Standart 130Ω veya 150Ω direnç uygun olacaktır.

8.2 Elektrostatik Deşarj (ESD) Koruması

LED, elektrostatik deşarja karşı hassastır. Önleyici tedbirler zorunludur:

• Personel topraklanmış bileklik veya antistatik eldiven giymelidir.
• Tüm ekipman, çalışma masaları ve depolama rafları uygun şekilde topraklanmalıdır.
• Plastik lens üzerinde birikebilecek statik yükü nötrleştirmek için bir iyonizer kullanın.
• Çalışma alanlarında personel ESD sertifikasyonu ve uygun işaretleme için bir kontrol listesi uygulayın.

8.3 Uygulama Kapsamı ve Uyarılar

Bu LED, sıradan elektronik ekipmanlar (ofis, iletişim, ev) için tasarlanmıştır. Arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği uygulamalarda (havacılık, tıbbi, güvenlik sistemleri) kullanımdan önce spesifik danışma ve onay gereklidir. Bu, bileşenin genel amaçlı gösterge için uygun olduğunu, ancak daha fazla nitelendirme olmadan güvenlik açısından kritik roller için uygun olmadığını vurgular.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

GaAsP (Galyum Arsenit Fosfit) gibi eski teknolojilere kıyasla, bu AlInGaP cihazı önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar, aynı akımda daha parlak çıkış sağlar. 3.1mm paket, yaygın bir endüstri standardıdır ve mevcut PCB düzenleri ve panel kesimleriyle geniş uyumluluk sağlar. Detaylı sınıflandırma sistemi, tasarımcılara öngörülebilir performans parametreleri sağlar, bu da sınıflandırılmamış veya gevşek belirtilmiş bileşenlere göre bir avantajdır. Bu veri sayfasında yer alan kapsamlı uygulama uyarıları (ESD, lehimleme, sürücü yöntemi), sahada güvenilirliği sağlamayı hedefleyen iyi belgelenmiş bir bileşenin işaretidir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 5V besleme ile hangi direnci kullanmalıyım?

Tipik 20mA ileri akım ve 2.4V ileri gerilim için 130Ω direnç kullanın. Daima spesifik besleme geriliminize ve istediğiniz akıma göre hesaplayın.

10.2 Birden fazla LED'i tek bir dirençle sürebilir miyim?

Önerilmez. Paralel bağlarken düzgün parlaklık için her LED için ayrı bir akım sınırlama direnci kullanın.

10.3 Görüş açısı neden önemlidir?

45 derecelik görüş açısı, nispeten odaklanmış bir ışın demektir. Geniş açılı aydınlatma için, dağınık lensli veya daha geniş görüş açılı (örn. 120°) bir LED daha uygun olacaktır. Bu LED, yönlü gösterge için idealdir.

10.4 Sıcaklık performansı nasıl etkiler?

Işık şiddeti sıcaklık arttıkça azalır. Tutarlı parlaklık için, LED yüksek ortam sıcaklıklarında veya yüksek akımlarda çalışıyorsa termal yönetimi düşünün. 50°C üzeri için 0.4 mA/°C derecelendirme faktörü uygulanmalıdır.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:"Sistem Aktif" durumunu gösteren on özdeş kırmızı LED'li bir durum göstergesi paneli tasarlama.

Tasarım Adımları:

1. Güç Kaynağı:Regüle edilmiş 5V DC hattı mevcuttur.
2. Akım Seçimi:30mA maksimum sınır içinde iyi parlaklık için I_F= 20mA seçin.
3. Devre Topolojisi:On LED'in tümünü 5V hattına paralel bağlayın.
4. Akım Sınırlama:Her bir LED'in anodu ile seri olarak bir 130Ω direnç yerleştirin.
5. Güç Hesaplaması:LED başına güç: P = V_F× I_F≈ 2.4V × 0.02A = 48mW, 75mW maksimumun çok altında. Beslemeden toplam akım: 10 × 20mA = 200mA.
6. Yerleşim:PCB tasarımında 3mm bacak bükme yarıçapı ve 2mm lehim boşluğu sağlayın. Ortak, sağlam bir toprak düzlemi sağlayın.
7. Montaj:Termal hasarı önlemek için belirtilen dalga lehimleme profilini takip edin.

Bu yaklaşım, tüm göstergelerde düzgün parlaklık ve güvenilir uzun vadeli çalışma garantiler.

12. Çalışma Prensibi

Bir LED, bir yarı iletken diyottur. Eklem potansiyelini (bu AlInGaP cihazı için yaklaşık 2.4V) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletken çipin aktif bölgesi içinde yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Yarı iletkenin spesifik malzeme bileşimi (AlInGaP), yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler, bu durumda kırmızı spektrumdadır (~624 nm baskın dalga boyu). Şeffaf epoksi lens, yarı iletken die'yi korur, ışık çıkış demetini şekillendirir (45° görüş açısı) ve çipten ışık çıkarma verimini artırır.

13. Teknoloji Trendleri

AlInGaP malzemesinin kullanımı, eski LED teknolojilerine göre bir ilerleme temsil eder, daha yüksek verimlilik ve daha iyi sıcaklık stabilitesi sunar. Endüstri trendi, daha da yüksek verimli malzemeler ve paketlere doğru devam etmektedir. Bu 3.1mm LED gibi delikten montaj bileşenler prototipleme, onarım ve sağlam mekanik montaj gerektiren belirli uygulamalar için hayati önem taşırken, daha geniş pazar önemli ölçüde yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine (örn. 0603, 0805, 3528) kaymıştır. SMD LED'ler, otomatik montaj, kart alanı tasarrufu ve termal yönetimde avantajlar sunar. Ancak, delikten montaj LED'ler eğitim ortamlarında, hobi projelerinde ve manuel lehimlemenin veya yüksek mekanik bağlantı gücünün tercih edildiği uygulamalarda geçerliliğini korumaktadır.