PLCC-2 पैकेज सुपर रेड LED डेटाशीट - 2.0x1.25x0.8mm - वोल्टेज 2.0V - पावर 40mW - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ PLCC-2 (प्लास्टिक लीड चिप कैरियर) पैकेज में उपलब्ध एक उच्च चमक, सतह-माउंटेड सुपर रेड एलईडी की तकनीकी विशिष्टताओं का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण मुख्य रूप से कठोर आवश्यकताओं वाले ऑटोमोटिव इंटीरियर अनुप्रयोगों के लिए लक्षित है, जो विश्वसनीय प्रदर्शन को उद्योग मानक अनुपालन के साथ जोड़ता है। इसका कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर और मजबूत निर्माण, वाहन के केबिन के भीतर सीमित लेकिन महत्वपूर्ण प्रकाश व्यवस्था कार्यों के लिए इसे आदर्श बनाता है।

इस एलईडी के मुख्य लाभों में शामिल हैं: 120 डिग्री का व्यापक देखने का कोण, जो समान प्रकाश व्यवस्था सुनिश्चित करता है; मानक 20mA ड्राइव करंट पर, 600 मिलीकैंडेला (mcd) की विशिष्ट चमक तीव्रता; AEC-Q102, RoHS, REACH और हैलोजन-मुक्त आवश्यकताओं जैसे कठोर ऑटोमोटिव और पर्यावरणीय मानकों का अनुपालन। ये विशेषताएँ इसे ऑटोमोटिव वातावरण में लंबे जीवनकाल और उच्च प्रदर्शन की तलाश करने वाले डिजाइनरों के लिए एक विश्वसनीय विकल्प बनाती हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 दीप्तिमान एवं विद्युत विशेषताएँ

प्रमुख संचालन पैरामीटर LED के प्रदर्शन सीमा को परिभाषित करते हैं। अग्र धारा (IF) का विशिष्ट कार्य बिंदु 20mA है, न्यूनतम मान 5mA है, और पूर्ण अधिकतम रेटेड मान 50mA है। 20mA पर, विशिष्ट अग्र वोल्टेज (VF) 2.0V है, जो न्यूनतम 1.75V से अधिकतम 2.75V तक की सीमा में होता है। यह कम वोल्टेज संचालन कुशल विद्युत ऊर्जा उपयोग को प्राप्त करने में सहायक है।

प्रमुख प्रकाशमितीय आउटपुट विशेषताएं इस प्रकार प्रकट होती हैं: मानक परीक्षण स्थितियों के तहत, दीप्त तीव्रता (IV) 600 mcd (विशिष्ट) है, न्यूनतम मान 450 mcd है, और अधिकतम मान 1120 mcd तक पहुंच सकता है। प्रकाश उत्सर्जन अति-लाल स्पेक्ट्रम क्षेत्र में स्थित है, प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) विशिष्ट मान 630 nm है, जो 627 nm से 639 nm के बीच भिन्न होता है। 120 डिग्री (सहनशीलता ±5°) का विस्तृत देखने का कोण व्यापक, समान प्रकाश वितरण सुनिश्चित करता है, जो पैनल और संकेतक प्रकाश व्यवस्था के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 तापीय विशेषताएँ एवं पूर्ण अधिकतम रेटिंग

एलईडी के जीवनकाल के लिए ताप प्रबंधन महत्वपूर्ण है। इस उपकरण में दो थर्मल प्रतिरोध मान हैं: वास्तविक थर्मल प्रतिरोध (Rth JS real) 160 K/W (अधिकतम) है, विद्युत थर्मल प्रतिरोध (Rth JS el) 125 K/W (अधिकतम) है। ये मान जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक प्रति वाट बिजली अपव्यय के कारण तापमान वृद्धि को दर्शाते हैं।

निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग स्थायी क्षति को रोकने के लिए पार नहीं की जा सकने वाली संचालन सीमाएँ परिभाषित करती है। अधिकतम शक्ति अपव्यय (Pd) 137 mW है। डिवाइस ≤10 μs के स्पंदन और अत्यंत कम ड्यूटी साइकिल (0.005) पर 100 mA की सर्ज धारा सहन कर सकता है (IFM)। जंक्शन तापमान (TJ) 125°C से अधिक नहीं होना चाहिए, जबकि कार्य और भंडारण तापमान सीमा -40°C से +110°C तक निर्धारित है, जो कार अनुप्रयोगों के लिए इसकी उपयुक्तता की पुष्टि करता है। ESD संवेदनशीलता (HBM) रेटिंग 2 kV है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

3.1 स्पेक्ट्रा और करंट-वोल्टेज संबंध

सापेक्ष वर्णक्रमीय वितरण ग्राफ 630 nm पर केंद्रित एक संकीर्ण और तीक्ष्ण उत्सर्जन वक्र दर्शाता है, जो उच्च शुद्धता वाले लाल LED की विशेषता है। फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (IF-VF) वक्र डायोड के घातीय स्वभाव को प्रदर्शित करता है। सापेक्ष दीप्त तीव्रता बनाम फॉरवर्ड करंट का ग्राफ दर्शाता है कि प्रकाश उत्पादन करंट में वृद्धि के साथ लगभग रैखिक रूप से बढ़ता है, सामान्य 20mA बिंदु तक, जिसके बाद उच्च करंट पर बढ़ते तापीय प्रभावों के कारण धीरे-धीरे कम होने लगता है।

3.2 तापमान निर्भरता

तापमान के सापेक्ष प्रदर्शन में परिवर्तन एक महत्वपूर्ण डिजाइन विचार है। सापेक्ष दीप्त तीव्रता बनाम जंक्शन तापमान का ग्राफ एक नकारात्मक सहसंबंध दर्शाता है; तापमान बढ़ने के साथ, प्रकाश उत्पादन कम हो जाता है। यह LED का विशिष्ट व्यवहार है। इसके विपरीत, फॉरवर्ड वोल्टेज एक नकारात्मक तापमान गुणांक प्रदर्शित करता है, जो जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ रैखिक रूप से घटता है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य भी तापमान के साथ बदलता है, आमतौर पर जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ बढ़ता (रेड शिफ्ट) है। सुसंगत चमक और रंग बनाए रखने के लिए तापमान मुआवजा सर्किट डिजाइन करने में ये वक्र महत्वपूर्ण हैं।

3.3 डेरेटिंग और पल्स ऑपरेशन

विश्वसनीयता के लिए फॉरवर्ड करंट डेरेटिंग कर्व महत्वपूर्ण है। यह पैड तापमान (TS) के आधार पर अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट निर्दिष्ट करता है। उदाहरण के लिए, 110°C पैड तापमान पर, अधिकतम अनुमत निरंतर करंट 35mA है। ग्राफ न्यूनतम ऑपरेटिंग करंट 5mA भी निर्दिष्ट करता है। अनुमत पल्स हैंडलिंग क्षमता चार्ट पल्स ऑपरेशन के लिए मार्गदर्शन प्रदान करता है, विभिन्न पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल के लिए अनुमत पीक पल्स करंट दिखाता है, जो मल्टीप्लेक्सिंग या PWM डिमिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है।

4. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण

LED को तीन प्रमुख मापदंडों के आधार पर बिन किया जाता है, ताकि उत्पादन बैचों की सुसंगतता और डिज़ाइन अनुकूलता सुनिश्चित की जा सके।

4.1 ल्यूमिनस तीव्रता ग्रेडिंग

प्रकाश तीव्रता को अल्फ़ान्यूमेरिक ग्रेड में वर्गीकृत किया गया है, जो L1 (11.2-14 mcd) से GA (18000-22400 mcd) तक की सीमा में है। इस विशिष्ट मॉडल (65-21-SR0200H-AM) के लिए, संभावित आउटपुट ग्रेड को हाइलाइट किया गया है और यह U1 (450-560 mcd) और U2 (560-710 mcd) की सीमा में आता है, जो 600 mcd की विशिष्ट स्पेसिफिकेशन के अनुरूप है। यह डिज़ाइनरों को आवश्यकता पड़ने पर कम चमक सहिष्णुता वाले घटकों का चयन करने की अनुमति देता है।

4.2 प्रमुख तरंगदैर्ध्य ग्रेडिंग

प्रमुख तरंगदैर्ध्य को चार-अंकीय कोड के साथ ग्रेड किया जाता है। ग्रेडिंग 459 nm से 639 nm तक के व्यापक स्पेक्ट्रम को कवर करती है। इस अल्ट्रा-रेड एलईडी के लिए प्रासंगिक ग्रेड 627-639 nm रेंज में हाइलाइट किए गए हैं, जिनमें विशेष रूप से कोड 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm), और 3639 (636-639 nm) शामिल हैं। यह विभिन्न उत्पादन बैचों के बीच रंग स्थिरता सुनिश्चित करता है।

4.3 फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेडिंग

फॉरवर्ड वोल्टेज को चार-अंकीय कोड के साथ ग्रेड किया जाता है, जो वोल्ट में न्यूनतम और अधिकतम वोल्टेज का दसवें हिस्से में प्रतिनिधित्व करता है। ग्रेडिंग रेंज 1012 (1.00-1.25V) से 2730 (2.70-3.00V) तक है। इस विशिष्टVF2.0V के LED के लिए, संबंधित वोल्टेज बिन 1720 (1.75-2.00V) और 2022 (2.00-2.25V) हो सकते हैं। मिलान वोल्टेज बिन समानांतर सरणियों में करंट-लिमिटिंग सर्किट डिज़ाइन को सरल बना सकता है।

5. मैकेनिकल और पैकेजिंग जानकारी

यह LED एक मानक PLCC-2 सरफेस माउंट पैकेज में एनकैप्सुलेटेड है। मैकेनिकल ड्रॉइंग (जिसका "मैकेनिकल डायमेंशन" अनुभाग द्वारा संकेत किया गया है) आमतौर पर विपरीत दिशाओं में दो लीड वाला एक पैकेज दिखाती है। महत्वपूर्ण आयामों में कुल लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई, लीड पिच और मोल्डेड लेंस का आकार/स्थान शामिल हैं। यह पैकेज स्वचालित प्लेसमेंट और रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगतता के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो उच्च-मात्रा इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण में आम हैं।

6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल

डेटाशीट में रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए अधिकतम तापमान 260°C, 30 सेकंड तक निर्दिष्ट है। यह पिन/सोल्डर जॉइंट पर मापा गया शिखर तापमान है। आमतौर पर एक अनुशंसित रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल प्रदान की जाती है, जो प्रीहीट, सोक, रीफ्लो और कूलिंग चरणों को रेखांकित करती है, ताकि थर्मल शॉक को रोका जा सके और विश्वसनीय सोल्डर जोड़ सुनिश्चित हो सके, साथ ही LED की आंतरिक संरचना या एपॉक्सी लेंस को नुकसान न पहुंचे।

6.2 अनुशंसित पैड लेआउट

उचित यांत्रिक स्थिरता और सोल्डर फिलेट गठन सुनिश्चित करने के लिए एक अनुशंसित पैड लेआउट प्रदान किया गया है। यह पैड डिज़ाइन सोल्डर जॉइंट की मजबूती और LED के हीट सिंक पैड (यदि मौजूद हो) या पिन से प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) तक ऊष्मा हस्तांतरण पथ को अनुकूलित करता है। निर्माण उपज और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए इस लेआउट का पालन करना महत्वपूर्ण है।

6.3 उपयोग के दौरान ध्यान देने योग्य बातें

सामान्य सावधानियों में शामिल हैं: लेंस या पिन को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान नुकीले उपकरणों के उपयोग से बचें। घटकों को MSL (Moisture Sensitivity Level) 3 की आवश्यकताओं के अनुसार, शुष्क, एंटीस्टैटिक वातावरण में संग्रहीत किया जाना चाहिए। यदि रिफ्लो से पहले पर्यावरणीय परिस्थितियों में इसके फ्लोर लाइफ से अधिक समय तक उजागर किया गया है, तो घटकों को बेक करने की आवश्यकता होती है। उच्च-तीव्रता वाली पराबैंगनी किरणों या कुछ रसायनों के सीधे संपर्क से भी बचना चाहिए।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

जैसा कि PDF में दिखाया गया है, मुख्य अनुप्रयोग हैऑटोमोटिव इंटीरियर लाइटिंग। इसमें डैशबोर्ड स्विच, दरवाज़े के हैंडल, गियर शिफ्ट इंडिकेटर, ऑडियो सिस्टम कंट्रोल और एंबिएंट लाइटिंग शामिल हैं। दूसरा प्रमुख अनुप्रयोग हैइंस्ट्रूमेंट क्लस्टरलाइटिंग, जो इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर या डैशबोर्ड गेज को संदर्भित करती है, जिसे आइकन, सुइयों और चेतावनी प्रतीकों के लिए सुसंगत, विश्वसनीय बैकलाइट प्रदान करने की आवश्यकता होती है।

7.2 डिज़ाइन विचार

इस एलईडी के साथ डिज़ाइन करते समय, निम्नलिखित कारकों पर विचार करें: नाममात्र चमक के लिए आमतौर पर 20mA का फॉरवर्ड करंट सेट करने के लिए हमेशा एक श्रृंखला में करंट-सीमित रोकनेवाला या निरंतर-धारा ड्राइवर का उपयोग करें। रोकनेवाला मान या ड्राइवर आउटपुट वोल्टेज की गणना करते समय, फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेडिंग और उसकी सहनशीलता पर विचार करें। थर्मल प्रबंधन पर विचार करें, विशेष रूप से संलग्न स्थानों या उच्च परिवेश तापमान में; अधिकतम ड्राइव करंट को समायोजित करने के लिए डीरेटिंग कर्व का उपयोग करें। एकाधिक एलईडी के लिए समान प्रकाश व्यवस्था के लिए, समान या आसन्न ल्यूमिनस तीव्रता और तरंगदैर्ध्य ग्रेडिंग से घटकों का चयन करें। चौड़ा देखने का कोण कई विसरित प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों में द्वितीयक प्रकाशिकी की आवश्यकता को कम कर देता है।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

सामान्य गैर-ऑटोमोटिव ग्रेड PLCC-2 LED की तुलना में, इस घटक की प्रमुख भिन्नता इसके औपचारिक प्रमाणन में निहित है। AEC-Q102 प्रमाणन का अर्थ है कि इसे ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए परिभाषित विविक्त ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक श्रृंखला के तनाव परीक्षणों से गुजरना पड़ा है, जिसमें उच्च तापमान परिचालन जीवन, तापमान चक्रण और आर्द्रता प्रतिरोध शामिल हैं। क्षरण रोबस्टनेस ग्रेड B1 रेटिंग सल्फर जैसी संक्षारक गैसों (जो कुछ ऑटोमोटिव वातावरणों में मौजूद हो सकती हैं) के प्रति बढ़े हुए प्रतिरोध को दर्शाती है। 120 डिग्री चौड़े दृश्य कोण और 600 एमसीडी की विशिष्ट तीव्रता का संयोजन, आंतरिक सज्जा अनुप्रयोगों के लिए उज्ज्वलता और प्रकाश प्रसार के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है।

9. सामान्य प्रश्नोत्तर (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: क्या मैं इस एलईडी को 30mA से चलाकर अधिक चमक प्राप्त कर सकता हूँ?
उत्तर: हालांकि पूर्ण अधिकतम रेटिंग 50mA है, लेकिन विशिष्ट कार्यशील धारा 20mA है। 30mA से चलाना संभव है, लेकिन इससे जंक्शन तापमान बढ़ेगा और ल्यूमिनस फ्लक्स क्षय तेज होगा। आपको यह सुनिश्चित करने के लिए कि जंक्शन तापमान 125°C से नीचे रहे, अपने एप्लिकेशन के पैड तापमान के आधार पर डीरेटिंग कर्व का संदर्भ लेना होगा।

प्रश्न: वास्तविक थर्मल प्रतिरोध और विद्युत थर्मल प्रतिरोध में क्या अंतर है?
उत्तर: वास्तविक थर्मल प्रतिरोध (Rth JS real) भौतिक तापमान सेंसर का उपयोग करके मापा जाता है। विद्युत थर्मल प्रतिरोध (Rth JS el) LED के फॉरवर्ड वोल्टेज तापमान गुणांक का उपयोग करके गणना की जाती है। डिज़ाइन उद्देश्यों के लिए, सबसे खराब स्थिति के थर्मल विश्लेषण के लिए अधिक रूढ़िवादी (उच्च) मान (इस उदाहरण में 160 K/W) का उपयोग किया जाना चाहिए।

प्रश्न: क्या रिवर्स प्रोटेक्शन डायोड की आवश्यकता है?
उत्तर: डेटाशीट बताती है कि यह डिवाइस "रिवर्स ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं है"। रिवर्स वोल्टेज लगाने से इसे क्षति हो सकती है। उन सर्किटों में जहां रिवर्स वोल्टेज संभव है (उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव लोड डंप परिदृश्यों में), सीरीज़ डायोड या TVS डायोड जैसे बाह्य सुरक्षा उपायों का उपयोग करने की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है।

10. वास्तविक डिज़ाइन केस स्टडी

10 समान संकेतक लैंप वाले ऑटोमोटिव एयर कंडीशनिंग कंट्रोल पैनल के लिए बैकलाइट डिज़ाइन करने पर विचार करें। प्रत्येक संकेतक एक LED का उपयोग करता है। बिजली आपूर्ति वोल्टेज वाहन की नाममात्र 12V प्रणाली है। लंबी आयु सुनिश्चित करने के लिए, डिज़ाइन लक्ष्य पैड तापमान अधिकतम 85°C है। डेरेटिंग कर्व के अनुसार, 85°C पर अधिकतम निरंतर धारा लगभग 45mA है। प्रत्येक LED के लिए 15mA का सुरक्षित ऑपरेटिंग पॉइंट चुनने से मार्जिन मिलता है और थर्मल प्रतिबल कम होता है। टाइपिकलVF2.0V होने पर, 12V बिजली आपूर्ति पर प्रत्येक LED के लिए आवश्यक सीरीज़ रेसिस्टर मान (12V - 2.0V) / 0.015A = 667 Ω है (मानक मान 680 Ω का उपयोग करें)। प्रत्येक रेसिस्टर पर बिजली अपव्यय (10V)^2 / 680Ω ≈ 0.147W है, इसलिए 1/4W रेसिस्टर पर्याप्त है। रंग और चमक एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, खरीदते समय समान ल्यूमिनस इंटेंसिटी बिन (जैसे U1) और मुख्य तरंगदैर्ध्य बिन (जैसे 2730) से LED निर्दिष्ट करें।

11. कार्य सिद्धांत

यह एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) है, जो एक अर्धचालक p-n जंक्शन उपकरण है। जब जंक्शन के अंतर्निहित विभव से अधिक का अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। अर्धचालक परतों की विशिष्ट सामग्री संरचना (लाल LED के लिए आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड - AlGaAs पर आधारित) उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) निर्धारित करती है। PLCC-2 पैकेज अर्धचालक चिप को समाहित करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, प्रकाश आउटपुट को आकार देने के लिए एक ढला हुआ एपॉक्सी लेंस शामिल करता है जो 120 डिग्री का देखने का कोण प्राप्त करता है, और विद्युत कनेक्शन तथा ऊष्मा अपव्यय के लिए पिन प्रदान करता है।

12. उद्योग रुझान

ऑटोमोटिव इंटीरियर लाइटिंग के रुझान उच्च एकीकरण, अधिक बुद्धिमान नियंत्रण और बेहतर उपयोगकर्ता अनुभव की ओर निरंतर विकसित हो रहे हैं। एलईडी का उपयोग न केवल कार्यात्मक प्रकाश व्यवस्था के लिए, बल्कि माहौल निर्माण और ब्रांडिंग के लिए भी तेजी से किया जा रहा है। इससे उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन), बाहरी रूप में एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए रंग और चमक में अधिक सख्त ग्रेडिंग, और लंबे वाहन वारंटी से मेल खाने के लिए बेहतर विश्वसनीयता मापदंडों वाले एलईडी की मांग बढ़ रही है। सर्किट डिजाइन को सरल बनाने और डायनेमिक लाइटिंग प्रभावों के लिए स्वतंत्र एड्रेसिंग जैसी उन्नत सुविधाओं को सक्षम करने के लिए, अंतर्निहित ड्राइवर या नियंत्रण आईसी (जैसे iC-LED) के साथ एलईडी का एकीकरण भी बढ़ रहा है। ऑटोमोटिव-ग्रेड प्रमाणन और सुसंगत प्रदर्शन के साथ, इस लेख में वर्णित घटक इस विकसित हो रहे पारिस्थितिकी तंत्र की आधारभूत परत में फिट बैठते हैं, जो सरल और जटिल दोनों प्रकार की प्रकाश व्यवस्था प्रणालियों के लिए एक विश्वसनीय प्रकाश स्रोत प्रदान करते हैं।