Beyaz LED LTW-008ZDCG Veri Sayfası - InGaN Beyaz Işık - 20mA - 3.6V - 120mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüzey montaj teknolojisi (SMT) uygulamaları için özel olarak tasarlanmış yüksek parlaklıklı beyaz ışık yayan bir diyotun (LED) teknik özelliklerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Cihaz, beyaz ışık üretmek için indiyum galyum nitrür (InGaN) yarı iletken malzeme kullanır ve sarı bir lens ile filtre edilir. 8 milimetrelik kaset ambalajında sunulur ve 7 inç çapındaki makaralara sarılı olarak tedarik edilir, otomatik yüzey montaj ekipmanlarıyla tam uyumludur. Ürün, çevre dostu bir ürün olarak sınıflandırılmıştır ve Zararlı Maddelerin Sınırlandırılması (RoHS) Direktifi'ne uygun olup kurşunsuz olduğunu gösterir. Ana tasarım amacı, kompakt, güvenilir ve tutarlı beyaz aydınlatma gerektiren uygulama ihtiyaçlarını karşılamaktır.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine ve Tarafsız Yorumu

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek stres limitlerini tanımlar. Bu koşullar altında çalışma, performans garantisi vermez.

• Güç Tüketimi (Pd):120 mW. Bu, LED paketinin termal sınırlarını aşmadan ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür.
• Tepe İleri Akım (I_FP):100 mA. Bu, aşırı ısınmayı önlemek için genellikle darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1 ms darbe genişliği) belirtilen izin verilen maksimum anlık ileri akımdır.
• Doğru akım ileri yön akımı (I_F):30 mA. Bu, uzun süreli güvenilir çalışmayı sağlamak için önerilen maksimum sürekli ileri yön akımıdır.
• Ters voltaj (V_R):5 V. Bu değerin üzerinde bir ters voltaj uygulanması, LED bağlantısında delinmeye ve hasara yol açabilir. Sürekli ters voltaj işlemi yasaktır.
• Çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr):-30°C ila +85°C. Bu, LED'lerin normal çalışabileceği ortam sıcaklığı aralığıdır.
• Depolama sıcaklık aralığı (T_stg):-40°C ila +100°C. Bu, cihazın çalışma dışı durumdaki depolama sıcaklık aralığıdır.
• Reflow lehimleme koşulları:260°C'de 10 saniye dayanabilir; bu, tipik kurşunsuz lehim reflow sıcaklık profiline (örneğin J-STD-020D) uygundur.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, aksi belirtilmedikçe, standart test koşullarında (Ta=25°C ve I_F= 20 mA) ölçülmüştür.

• Işık Şiddeti (I_V):Minimum 860 mcd'den tipik 1720 mcd'ye kadar değişen bir aralık. Bu, belirli bir yönde yayılan ışığın algılanan gücünü ölçer. Gerçek değerler sınıflandırılmıştır (Bkz. Bölüm 3). Ölçümler CIE insan gözü tepki eğrisine uygun olarak yapılır.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):110 derece. Bu, ışık şiddetinin maksimum değerinin (eksenel) yarısına düştüğü tam açıdır. Bu, nispeten geniş bir ışık hüzmesi modelini gösterir.
• Kromatik koordinatlar (x, y):CIE 1931 kromatik diyagramında, beyaz nokta rengini tanımlayan tipik değerler x=0.295, y=0.280'dir. Bu koordinatlar için tolerans ±0.01'dir.
• İleri voltaj (V_F):20mA'de, 2.9V ila 3.6V aralığındadır. Bu, LED çalışırken üzerindeki voltaj düşüşüdür. Gerçek değerler sınıflandırılmıştır (Bkz. Bölüm 3).
• ESD Dayanıklılık Gerilimi:2000V (İnsan Vücut Modeli, HBM). Bu, cihazın elektrostatik deşarja karşı hassasiyetini belirler ve standart seviyede korumaya sahip olduğunu gösterir. Operasyon sırasında uygun ESD önlemlerinin alınması (örneğin, antistatik bileklik takmak, topraklanmış ekipman kullanmak) şiddetle tavsiye edilir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve performans tutarlılığını sağlamak için LED'ler, kritik parametrelere göre farklı gruplara ayrılır.

3.1 İleri Yönlü Gerilim (V_F) Gruplandırma

LED, I_F= 20 mA'deki ileri voltaj, gruplara (V0'dan V6'ya) ayrılır. Her grubun aralığı 0.1V'dur, V0 (2.9-3.0V) ile V6 (3.5-3.6V) arasındadır. Her grup içinde ±0.10V tolerans uygulanır. Bu, tasarımcıların paralel devrelerde akım paylaşımı uygulamaları için voltaj düşüşü yakın eşleşen LED'ler seçmesine olanak tanır.

3.2 Işık Şiddeti (I_V) Gruplandırma

LED, I_F= 20 mA'deki ışık şiddeti gruplara ayrılır (S, T, A, B, C, D). Grup aralıkları S (860-1000 mcd) ile D (1580-1720 mcd) arasındadır. Her grup için ±%10 tolerans belirlenmiştir. Bu, belirli bir parlaklık seviyesi gerektiren veya birden fazla LED arasında parlaklık düzgünlüğü gerektiren uygulamalar için seçim yapılmasını sağlar.

3.3 Renk Koordinatı Sınıflandırması (Renk Bölgesi)

Belge, CIE 1931 renklilik diyagramındaki belirli dörtgen veya üçgen bölgeleri tanımlayan ayrıntılı renk bölgesi tabloları (örneğin A52, A53, BE1, BG3) sağlar. Her bir "renk bölgesi", beyaz ışık çıkışı için izin verilen (x, y) koordinat sınırlarını belirtir. Renk tutarlılığının kritik olduğu (arka aydınlatma veya tabela gibi) uygulamalar için bu hassas sınıflandırma hayati önem taşır. Bu koordinatların ölçüm toleransı ±0.01'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Bağıl Şiddet ve Dalga Boyu İlişkisi

Veri sayfasındaki Şekil 1, ışık yayılımının spektral güç dağılımını (SPD) göstermektedir. Mavi InGaN çipi ve sarı fosfor kullanan beyaz LED'ler için eğri tipik olarak mavi bölgede (yaklaşık 450-460 nm) çipten gelen ana tepeyi ve sarı/yeşil bölgede (yaklaşık 550-600 nm) fosfor tarafından üretilen daha geniş bir tepeyi veya yaylımı gösterir. Bu spektrumların kombinasyonu beyaz ışık algısını oluşturur. Eğrinin tam genişliği yaklaşık 400 nm'den 750 nm'ye uzanarak görünür spektrumu kapsar.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Toleranslar

Bu LED, EIA standartlarına uygun SMD paket şekline sahiptir. Tüm kritik boyutlar aksi belirtilmedikçe milimetre cinsinden verilmiştir ve standart tolerans ±0.05 mm'dir. Temel mekanik tanımlar şunları içerir:

• Mesafe A:Pad tabanı ile reflektör arasındaki dikey mesafe. Minimum değer 0.05mm'dir.
• Tolerans B:Sağ ve sol pad'ler arasındaki hizalama toleransı. Maksimum değer 0.03mm'dir.
• Mesafe C:Ped ile reflektör duvarı arasındaki yanal mesafe. Minimum değer 0.05mm'dir.

Bu boyutlar, PCB ped tasarımı ve iyi bir lehim bağlantısı ile ışık çıkarma sağlamak için çok önemlidir.

5.2 Kaset ve Makara Paketleme Boyutları

Detaylı çizimler, taşıyıcı şerit boyutlarını (yuva boyutları, aralıklar vb.) ve makara boyutlarını (7 inç çap) belirler. Paketleme, EIA-481-1-B standardına uygundur. Önemli hususlar şunlardır: her makarada 2000 adet, en fazla ardışık iki eksik bileşene izin verilir ve belirtilen ön/arka şerit uzunlukları (başlangıçta en az 20 cm, sonunda en az 50 cm).

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Reflow Lehimleme Sıcaklık Profili

Bu LED, kızılötesi (IR) ve buhar fazı reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur. J-STD-020D'ye uygun önerilen kurşunsuz reflow lehimleme sıcaklık profili referans alınmıştır. Kritik parametre, cihazın 10 saniye boyunca 260°C tepe sıcaklığına dayanabilmesidir. Önerilen ısıtma, sabit sıcaklıkta tutma ve soğutma hızlarına uymak, termal şoku önlemek ve güvenilir lehim bağlantıları sağlamak için çok önemlidir.

6.2 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, LED paketine zarar vermemek için yalnızca belirli kimyasallar kullanılmalıdır. Veri sayfası, oda sıcaklığında etanol veya izopropil alkolde bir dakikadan fazla bekletilmemesini önerir. Belirtilmemiş kimyasal sıvıların kullanılması yasaktır.

6.3 Depolama ve Nem Duyarlılığı

JEDEC J-STD-020'ye göre, bu ürünün Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL) Seviye 3'tür.

• Mühürlü Ambalaj:≤30°C ve ≤90% RH koşullarında saklayın. Orijinal nem korumalı torbada kurutucu ile saklandığında raf ömrü bir yıldır.
• Açılmış Paket:≤30°C ve ≤60% RH koşullarında saklayın. Bileşenler, ortama maruz kaldıktan sonraki 168 saat (7 gün) içinde lehimlenmelidir.
• Kürleme:如果湿度指示卡变粉红色（表明RH >10%）或超出168小时车间寿命，建议在重新密封或使用前，在60°C下烘烤至少48小时。

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu beyaz ışık SMD LED'i, kompakt ve verimli beyaz aydınlatma gerektiren, aşağıdakilerle sınırlı olmamak üzere çeşitli uygulamalar için uygundur:

• Tüketici elektroniği ürünlerinde (ev aletleri, ses cihazları vb.) durum göstergeleri ve arka aydınlatma.
• Endüstriyel kontrol sistemlerindeki panel göstergeleri ve anahtar arka ışıkları.
• Taşınabilir cihazlarda genel aydınlatma.
• Dekoratif aydınlatma ve tabelalar.

Önemli Not:Şartname, bu LED'lerin genel elektronik cihazlar için uygun olduğunu açıkça belirtmektedir. Özel güvenilirlik gereksinimleri olan veya arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği uygulamalarda (havacılık, tıbbi cihazlar, güvenlik sistemleri), tasarımda kullanılmadan önce üreticiye danışılması gerekmektedir.

7.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Mutlaka seri akım sınırlama direnci veya sabit akım sürücü devresi kullanın. Doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamayın. Önerilen 30 mA DC ileri akım veya altında çalıştırın.
• Termal Yönetim:Özellikle yüksek akım veya yüksek ortam sıcaklığında çalışırken, 120 mW güç tüketimi sınırı içinde kalmak için PCB'nin yeterli ısı dağılımı sağladığından emin olun.
• ESD Koruması:Montaj sırasında standart ESD işleme prosedürlerini uygulayın. LED açıkta bir konumdaysa, devre kartına geçici voltaj bastırma (TVS) diyotu veya başka koruma önlemleri eklemeyi düşünün.
• Optik Tasarımı:110 derecelik görüş açısı geniş bir ışık hüzmesi sağlar. Daha odaklanmış bir ışık için ikincil optik elemanlara (lens) ihtiyaç duyulabilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu tek başına veri sayfası, diğer modellerle doğrudan yan yana karşılaştırma sağlamasa da, bu LED'in temel farklılaştırıcı özellikleri çıkarılabilir:

• Geniş görüş açısı (110°):Dar görüş açılı LED'lere kıyasla daha geniş bir aydınlatma sağlar, spot aydınlatmadan ziyade alan aydınlatması için uygundur.
• Detaylı Sınıflandırma:Geniş V_F, I_Vve renk koordinatı sınıflandırması, birden fazla ünite arasında performans eşleştirmesi gerektiren uygulamalar için yüksek düzeyde tutarlılık sağlar.
• Sağlam Paketleme:Otomatik montaj ve standart kurşunsuz geri akış lehimleme sıcaklık profili (260°C tepe) ile uyumludur, büyük hacimli, güvenilir üretimi kolaylaştırır.
• InGaN Teknolojisi:Modern yüksek parlaklıklı LED tasarımları için tipik yüksek verimli beyaz ışık üretim kapasitesi sunar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

9.1 Tepe İleri Akımı (100mA) ile Doğru Akım İleri Akımı (30mA) arasındaki fark nedir?

Doğru akım ileri akımı (30mA), sürekli, kararlı durum çalışması için maksimum akımdır. Tepe ileri akımı (100mA), LED'in yalnızca çok kısa darbe (0.1ms genişlik) ve düşük görev döngüsü (%10) altında dayanabileceği daha yüksek bir akımdır. Bu, çoklama veya PWM karartma gibi, kısa süreli yüksek akım darbelerinin LED'i aşırı ısıtmadan daha yüksek anlık parlaklık sağlayabildiği uygulamalar için kullanışlıdır. Doğru akım derecesinin sürekli aşılması, aşırı ısınmaya ve hızlı performans düşüşüne yol açacaktır.

9.2 Kromatiklik koordinatları (x=0.295, y=0.280) nasıl yorumlanır?

Bu koordinatlar, beyaz ışığın rengini CIE 1931 kromatiklik diyagramı üzerinde işaretler. Bu belirli nokta genellikle "soğuk beyaz" veya "gün ışığı beyazı" olarak adlandırılan, tipik olarak 6000K-7000K aralığında bir renk sıcaklığına karşılık gelir. ±0.01 tolerans, diyagram üzerinde, renk tutarlılığını sağlamak için bir partideki herhangi bir tek LED'in renginin düşmesi gereken küçük bir alanı tanımlar.

9.3 Saklama koşulları neden bu kadar katı (MSL 3)? 168 saatlik atölye ömrü aşılırsa ne olur?

SMD paketleri havadan nem emer. Yüksek sıcaklıktaki reflow lehimleme işlemi sırasında, bu hapsolmuş nem hızla buhara dönüşerek plastik paket içinde katman ayrılmasına, çatlamaya veya "patlamış mısır" etkisine ve dolayısıyla LED'e zarar vermeye neden olabilir. MSL 3 ve 168 saat sınırı, bu paketin belirli nem emilim oranı için güvenli maruz kalma süresini tanımlar. Aşılırsa, kurutma (60°C, 48 saat) emilmiş nemi gidererek bileşeni reflow için uygun kuru durumuna geri getirebilir.

10. Kullanım Senaryoları Tasarlama

10.1 Bir Durum Göstergesi Paneli Tasarlama

Senaryo:10 adet düzgün beyaz ışık yayan LED durum göstergeli bir kontrol paneli tasarlayın.

Tasarım Adımları:

1. Akım Ayarı:Güvenilir çalışma ve katalogdaki sınıflandırma verilerinin doğrudan kullanımı için, örneğin I_F= 20 mA gibi bir çalışma noktası seçin.
2. Gerilim Hesaplama:Güç kaynağı geriliminin 5V (V_CC) olduğu varsayılmaktadır. Aynı V_FLED seçiminde, örneğin V3 (3.2-3.3V) gibi bir LED seçin. Hesaplama için tipik değeri (3.25V) kullanın. Gerekli seri direnç R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 - 3.25) / 0.020 = 87.5 Ω'dur. Standart 91 Ω veya 82 Ω direnç kullanılabilir, akım hafifçe ayarlanır.
3. Parlaklık Düzgünlüğü:Aynı I_Vkademesinden gelen LED'ler belirtilmelidir (örneğin, C kademesi: 1440-1580 mcd), böylece tüm göstergeler benzer algılanan parlaklığa sahip olur.
4. Renk Düzgünlüğü:Aynı renk bölgesinden gelen LED'lerin (örneğin, A63) belirlenmesi, tüm ışıkların tamamen aynı beyaz tonunu yaymasını sağlamak için gereklidir; bu, estetik tutarlılık açısından hayati önem taşır.
5. PCB Düzeni:Veri sayfasında önerilen pad boyutlarını takip edin. Kısa devreyi önlemek ve uygun lehim fileto oluşumuna izin vermek için, pad tasarımının LED gövdesi/yansıtıcı ile minimum mesafeyi (A, C) koruduğundan emin olun.
6. Montaj:Önerilen kızılötesi reflow lehimleme sıcaklık profilini kullanın. Montaja hazırlık aşamasında LED'leri orijinal vakumlu ambalajında saklayın. Ambalaj açıldıysa, tüm 10 LED'in lehimlenmesi 168 saat içinde tamamlanmalıdır.

11. Çalışma Prensibi Özeti

Bu beyaz LED, yarı iletkenlerdeki elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Çekirdeği, indiyum galyum nitrür (InGaN) ile yapılmış bir çiptir. İleri yönlü bir voltaj (genellikle 2.9-3.6V) uygulandığında, elektronlar ve boşluklar bant aralığında yeniden birleşerek mavi ışık yayar. Beyaz ışık üretmek için, mavi ışık yayan çipin üzeri seryum katkılı itriyum alüminyum garnet (YAG:Ce) fosforuyla kaplanmıştır. Çipten gelen yüksek enerjili mavi fotonların bir kısmı fosfor tarafından emilir ve daha sonra fotolüminesans adı verilen bir süreçle daha düşük enerjili sarı ışık olarak yeniden yayılır. Emilmeden kalan mavi ışık ile yayılan sarı ışık karışır ve insan gözü bu kombinasyonu beyaz ışık olarak algılar. Sarı lens, nihai ışık çıktısını daha da yayar ve şekillendirir.

12. Teknoloji Trendleri

Bu spesifikasyonda açıklanan teknoloji, LED'lerle beyaz ışık üretmenin olgun ve yaygın olarak benimsenmiş bir yöntemini temsil etmektedir. Daha geniş LED endüstrisinde, bu tür bileşenlerle ilgili devam eden kilit trendler şunları içerir:

• Verimlilik Artışı (lm/W):InGaN çip tasarımı, fosfor verimliliği ve paketleme mimarisindeki sürekli iyileştirmeler, daha yüksek ışık verimliliği sağlamıştır; bu da aynı elektrik giriş gücünde daha fazla ışık çıktısı üretilebileceği anlamına gelir.
• Renk Kalitesi İyileştirmesi:Çoklu fosfor karışımları (örneğin kırmızı fosfor eklenmesi) geliştirilerek renksel geriverim indeksi (CRI) iyileştirilir, LED ışığı altında daha doğru ve hoşa giden renk yeniden üretimi sağlanır.
• Küçültme:Tüketici elektroniğinin daha küçük cihazlara yönelimi, LED'lerin ışık çıkışını korurken veya artırırken daha küçük paketleme boyutları kullanmasını teşvik etmektedir.
• Daha Yüksek Güvenilirlik ve Ömür:Malzemeler (epoksi reçine, fosfor, substrat) ve ısı yönetimi tasarımındaki gelişmeler, LED'lerin çalışma ömrünü (L70, L90) uzatarak uzun vadeli bakım maliyetlerini düşürüyor.
• Akıllı ve Bağlantılı Aydınlatma:Bu temel bir bileşen olsa da, tüm ekosistem LED'i akıllı sistemlerin ayrılmaz bir parçası olarak konumlandırmaya doğru ilerliyor; bu da genellikle karartma, renk ayarlama ve bağlantı özellikleri için uyumlu sürücüler gerektiriyor.