PLCC-2 रेड एलईडी डेटाशीट - 120° व्यूइंग एंगल - टाइपिकल वोल्टेज 2.0V - 40mW - ऑटोमोटिव ग्रेड - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ PLCC-2 (प्लास्टिक लीडेड चिप कैरियर) पैकेज में उपलब्ध एक उच्च-प्रदर्शन सरफेस माउंट रेड एलईडी के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण मुख्य रूप से कठोर ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक वातावरण के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो उच्च प्रकाश उत्पादन, विस्तृत देखने का कोण और विश्वसनीय प्रमाणीकरण को एक साथ समेटे हुए है।

इस घटक के मुख्य लाभों में AEC-Q102 मानक के अनुपालन शामिल हैं, जो पृथक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए है और इसकी ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में उपयुक्तता सुनिश्चित करता है। इसकी सल्फर प्रतिरोध रेटिंग A1 है, जो संक्षारक वातावरण को सहन करने में सक्षम बनाती है। इसके अतिरिक्त, उत्पाद RoHS, REACH और हैलोजन-मुक्त निर्देशों का अनुपालन करता है, जो वैश्विक पर्यावरणीय और सुरक्षा नियमों के साथ संरेखित है। इसका प्राथमिक लक्षित बाजार ऑटोमोटिव आंतरिक और बाह्य प्रकाश व्यवस्था प्रणालियाँ हैं, जिनमें इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर, संकेतक लैंप और विभिन्न आंतरिक प्रकाश कार्य शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 प्रकाशमिति एवं प्रकाशिकी गुण

LED की प्रमुख फोटोमेट्रिक विशेषताएँ एक विशिष्ट फॉरवर्ड करंट (I_F) 20mA की स्थिति में परिभाषित की जाती हैं। विशिष्ट ल्यूमिनस इंटेंसिटी (I_V) 1400 मिलीकैंडेला (mcd) है, और ग्रेडिंग के आधार पर, इसका निर्दिष्ट रेंज न्यूनतम 900 mcd से अधिकतम 2240 mcd तक भिन्न होता है। इस उच्च चमक को प्राप्त करते हुए, डिवाइस 120 डिग्री के अत्यंत चौड़े व्यूइंग एंगल (φ) को बनाए रखता है, जिसे उस ऑफ-एक्सिस कोण के रूप में परिभाषित किया जाता है जहां ल्यूमिनस इंटेंसिटी अपने शिखर मूल्य के आधे तक गिर जाती है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λ_d) लाल प्रकाश स्पेक्ट्रम में स्थित है, जो 612 nm से 627 nm के बीच है, और यह उत्सर्जित प्रकाश के माने जाने वाले रंग को निर्धारित करता है।

2.2 विद्युत एवं ऊष्मीय पैरामीटर

विद्युत विशेषताएँ 20mA पर विशिष्ट अग्र वोल्टेज (V_F) 2.00 वोल्ट के आसपास केंद्रित हैं, जिसकी अनुमत सीमा 1.75V से 2.75V के बीच है। पूर्ण अधिकतम रेटिंग संचालन सीमाएँ परिभाषित करती है: अधिकतम निरंतर अग्र धारा (I_F) 50 mA है, अधिकतम शक्ति अपव्यय (P_d) 137 mW है, और ≤ 10 µs के स्पंदों के लिए 100 mA की सर्ज धारा (I_FM) क्षमता। यह उपकरण रिवर्स बायस ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है।

एलईडी के प्रदर्शन और जीवनकाल के लिए थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है। जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक थर्मल प्रतिरोध दो विधियों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है: वास्तविक मापित मान (R_{th JS मापित}) Typical value is 120 K/W (maximum 160 K/W), and electrical measurement value (R_{th JS electrical measurement}) Typical value is 100 K/W (maximum 120 K/W). Maximum allowable junction temperature (T_J) 125°C है, कार्य तापमान सीमा (T_opr) -40°C से +110°C है।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

अनुप्रयोग डिजाइन की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को प्रमुख मापदंडों के आधार पर विभिन्न बिन में वर्गीकृत किया जाता है। यह डिजाइनरों को उनके सर्किट के लिए विशिष्ट सहनशीलता आवश्यकताओं को पूरा करने वाले घटकों का चयन करने में सक्षम बनाता है।

3.1 प्रकाश तीव्रता श्रेणीकरण

प्रकाश तीव्रता चार मुख्य ग्रेड में विभाजित है: V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd), AB (1400-1800 mcd) और BA (1800-2240 mcd)। संदर्भ के लिए संबंधित लुमेन रेंज भी प्रदान की गई है, माप सहनशीलता ±8% है।

3.2 प्रमुख तरंगदैर्ध्य श्रेणीकरण

रंग बिंदु निर्धारित करने वाली प्रमुख तरंगदैर्ध्य को 3 नैनोमीटर के चरणों में ग्रेड किया गया है। ग्रेड को 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm) और 2427 (624-627 nm) के रूप में चिह्नित किया गया है, माप सहनशीलता ±1 nm है।

3.3 फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेडिंग

फॉरवर्ड वोल्टेज को चार ग्रेड में विभाजित किया गया है, जो ड्राइवर डिजाइन और बहु-LED सरणियों में वर्तमान मिलान में सहायता के लिए है: 1720 (1.75-2.00V), 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V), और 2527 (2.50-2.75V)। माप सहनशीलता ±0.05V है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

The datasheet provides several charts that are crucial for understanding the behavior of LEDs under different operating conditions.

4.1 IV Curve and Relative Intensity

फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज का ग्राफ एक विशिष्ट डायोड घातांकीय संबंध दर्शाता है। सापेक्ष दीप्ति तीव्रता बनाम फॉरवर्ड करंट का वक्र दर्शाता है कि प्रकाश उत्पादन करंट में वृद्धि के साथ अतिरेखीय रूप से बढ़ता है, जिसके बाद संतृप्ति हो सकती है, यह निरंतर धारा चालन के महत्व पर बल देता है।

4.2 तापमान निर्भरता

महत्वपूर्ण ग्राफ़ LED के तापमान संवेदनशीलता को दर्शाते हैं। सापेक्ष चमक तीव्रता बनाम जंक्शन तापमान वक्र दर्शाता है कि तापमान बढ़ने पर प्रकाश उत्पादन कम हो जाता है। इसके विपरीत, सापेक्ष अग्र वोल्टेज बनाम जंक्शन तापमान प्लॉट एक नकारात्मक तापमान गुणांक दिखाता है, अर्थात V_Fतापमान बढ़ने के साथ रैखिक रूप से घटता है। इस गुण का उपयोग कभी-कभी तापमान संवेदन के लिए किया जा सकता है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य बहाव बनाम जंक्शन तापमान ग्राफ़ दर्शाता है कि तापमान बढ़ने पर तरंगदैर्ध्य लंबी तरंग दिशा (रेड शिफ्ट) की ओर खिसक जाता है।

4.3 स्पेक्ट्रम वितरण और डेरेटिंग

सापेक्ष वर्णक्रमीय वितरण ग्राफ़ इसके मोनोक्रोमैटिक रेड लाइट आउटपुट की पुष्टि करता है, जिसका शिखर ~625 nm क्षेत्र में है। अग्र धारा डेरेटिंग वक्र थर्मल डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है, यह अधिकतम अनुमत निरंतर धारा को पैड तापमान के फलन के रूप में दर्शाता है। उदाहरण के लिए, 110°C के अधिकतम पैड तापमान पर, अग्र धारा को 34 mA तक डेरेट किया जाना चाहिए। अनुमत पल्स हैंडलिंग क्षमता चार्ट विभिन्न ड्यूटी साइकिल पर पल्स धारा के सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र को परिभाषित करता है।

5. यांत्रिक, पैकेजिंग और असेंबली जानकारी

5.1 यांत्रिक आयाम और ध्रुवता

यह घटक मानक PLCC-2 सरफेस माउंट पैकेज में आता है। विशिष्ट यांत्रिक चित्र (अध्याय संदर्भ द्वारा निहित) लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई और पिन पिच का विस्तार से वर्णन करेंगे। पार्ट नंबर में एक "R" रिवर्स पोलैरिटी कॉन्फ़िगरेशन को दर्शाता है; कैथोड आमतौर पर पैकेज पर एक नॉच या मार्किंग कॉर्नर द्वारा इंगित किया जाता है। सटीक आयामों और पैड लेआउट के लिए डिजाइनरों को विस्तृत आयामी चित्रों का परामर्श लेना चाहिए।

5.2 पैड डिज़ाइन और रिफ्लो प्रोफ़ाइल

अच्छे सोल्डर जोड़ बनाने, थर्मल रिलीफ प्रदान करने और यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए अनुशंसित पैड लेआउट प्रदान किया गया है। रिफ्लो प्रोफाइल पीक तापमान 260°C को 30 सेकंड के लिए निर्दिष्ट करती है, जो मानक लीड-फ्री सोल्डरिंग प्रक्रिया के अनुरूप है। LED पैकेज या डाई अटैचमेंट को थर्मल क्षति से बचाने के लिए इस प्रोफाइल का पालन करना आवश्यक है।

5.3 पैकेजिंग एवं संचालन सावधानियाँ

इस डिवाइस की मॉइश्चर सेंसिटिविटी लेवल (MSL) रेटिंग 2 है। इसका अर्थ है कि रिफ्लो से पहले बेकिंग की आवश्यकता होने तक, इस घटक को ≤ 30°C / 60% RH स्थितियों में एक वर्ष तक संग्रहीत किया जा सकता है। मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन करना आवश्यक है क्योंकि इस डिवाइस की रेटिंग 2 kV ह्यूमन बॉडी मॉडल (HBM) है। पैकेजिंग जानकारी ऑटोमेटेड असेंबली के लिए उपयोग की जाने वाली रील और कैरियर टेप विनिर्देशों का विवरण देती है।

6. अनुप्रयोग मार्गदर्शिका एवं डिज़ाइन विचार

6.1 Typical Application Scenarios

यह LED विशेष रूप से ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है:
आंतरिक प्रकाश व्यवस्था:इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर बैकलाइट, स्विच प्रकाश, एंबिएंट लाइटिंग और इन्फोटेनमेंट सिस्टम संकेतक।
बाहरी प्रकाश व्यवस्था:हाई-माउंटेड स्टॉप लैंप (CHMSL), साइड मार्कर लैंप और अन्य सिग्नलिंग फ़ंक्शंस जो उच्च चमक और चौड़े देखने के कोण से लाभान्वित होते हैं।
इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर:चेतावनी लैंप, संकेतक लैंप और इंस्ट्रूमेंट इल्युमिनेशन।

6.2 Key Design Considerations

• करंट ड्राइव:सुनिश्चित करें कि कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर या करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग किया जाता है। विशिष्ट ऑपरेटिंग पॉइंट 20mA है, लेकिन डिज़ाइन को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि किसी भी स्थिति में करंट 50mA के पूर्ण अधिकतम मूल्य से अधिक न हो, और तापमान डिरेटिंग पर विचार करें।
• थर्मल मैनेजमेंट:थर्मल प्रतिरोध पथ पैड के माध्यम से। यह सुनिश्चित करें कि पीसीबी में पर्याप्त कॉपर फ़ॉइल ग्राउंडिंग या थर्मल वाया है, विशेष रूप से उच्च परिवेश तापमान या उच्च धारा पर काम करते समय।
• ईएसडी सुरक्षा:संचालन और असेंबली के दौरान मानक ईएसडी नियंत्रण उपाय लागू करें। हालांकि रेटिंग 2kV HBM है, लेकिन यदि एलईडी उपयोगकर्ता-सुलभ इंटरफेस के संपर्क में है, तो पीसीबी पर अतिरिक्त सुरक्षा की आवश्यकता हो सकती है।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन:120-डिग्री व्यूइंग एंगल एक बहुत ही चौड़ी बीम प्रदान करता है। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें अधिक केंद्रित बीम की आवश्यकता होती है, सेकेंडरी ऑप्टिकल घटक (लेंस) की आवश्यकता होती है।

7. ऑर्डरिंग जानकारी और पार्ट नंबर विश्लेषण

पार्ट नंबर एक विशिष्ट संरचना का पालन करता है:67-21R-UR0201H-AM.
67-21:उत्पाद श्रृंखला।
R:रिवर्स पोलरिटी।
UR:रंग कोड (लाल).
020:परीक्षण धारा (20 mA).
1:लीड फ्रेम प्रकार।
H:चमक स्तर (उच्च)। अन्य स्तरों में M (मध्यम) और L (निम्न) शामिल हैं।
AM:ऑटोमोटिव अनुप्रयोग ग्रेड के लिए निर्दिष्ट।

आदेश देते समय, वांछित प्रदर्शन विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए, चमक तीव्रता, तरंग दैर्ध्य और फॉरवर्ड वोल्टेज के विशिष्ट बिनिंग कोड निर्दिष्ट करने की आवश्यकता हो सकती है।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

मानक वाणिज्यिक-ग्रेड PLCC-2 LED की तुलना में, इस उपकरण की प्रमुख भिन्नता इसकी ऑटोमोटिव-ग्रेड प्रमाणीकरण है। AEC-Q102 प्रमाणीकरण में ऑटोमोटिव वातावरण के लिए विशिष्ट तापमान चक्रण, आर्द्रता, उच्च तापमान परिचालन जीवन आदि स्थितियों के लिए कठोर तनाव परीक्षण शामिल हैं। सल्फर प्रतिरोध रेटिंग (A1 ग्रेड) ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए एक और महत्वपूर्ण विशेषता है, क्योंकि टायर, ईंधन या वायुमंडलीय प्रदूषण से आने वाली सल्फर युक्त गैसों के संपर्क में आने से चांदी के लेपित घटकों का संक्षारण हो सकता है और विफलता हो सकती है। इसका विस्तृत परिचालन तापमान सीमा (-40°C से +110°C) भी सामान्य वाणिज्यिक विनिर्देशों से अधिक है।

9. सामान्य प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: इस LED की न्यूनतम फॉरवर्ड करंट क्या है?
उत्तर: डेटाशीट के अनुसार न्यूनतम फॉरवर्ड करंट 5 mA है। डेराटिंग चार्ट में इस करंट से नीचे कार्य करने की अनुशंसा नहीं की गई है।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को बिना रेसिस्टर के 3.3V पावर स्रोत से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। इसका टाइपिकल V_F2.0V है, इसे सीधे 3.3V से जोड़ने पर करंट बहुत अधिक हो जाएगा, जिससे यह अधिकतम रेटेड मान से अधिक हो सकता है और LED क्षतिग्रस्त हो सकती है। हमेशा एक श्रृंखला में करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर या कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर की आवश्यकता होती है।

प्रश्न: तापमान के साथ ल्यूमिनस इंटेंसिटी कैसे बदलती है?
उत्तर: प्रदर्शन वक्र के अनुसार, चमकदार तीव्रता जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटती है। अधिकतम जंक्शन तापमान 125°C पर, सापेक्ष चमकदार तीव्रता 25°C की तुलना में काफी कम होती है। चमक बनाए रखने के लिए थर्मल डिज़ाइन महत्वपूर्ण है।

प्रश्न: "MSL: 2" का मेरी उत्पादन प्रक्रिया के लिए क्या अर्थ है?
उत्तर: MSL 2 का अर्थ है कि घटक को एक नमी संकेतक कार्ड के साथ एक नमी-रोधी बैग में पैक किया गया है। एक बार बैग खोलने के बाद, यदि ≤ 30°C/60% RH पर संग्रहीत किया जाता है, तो सोल्डरिंग 1 वर्ष के भीतर पूरी होनी चाहिए। यदि उच्च आर्द्रता के संपर्क में आया है या फ़्लोर लाइफ़ समाप्त हो गई है, तो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान "पॉपकॉर्न" क्षति को रोकने के लिए रीफ्लो से पहले बेकिंग की आवश्यकता होती है।

10. डिज़ाइन अनुप्रयोग केस स्टडी

परिदृश्य: एक उच्च विश्वसनीयता वाला डैशबोर्ड चेतावनी संकेतक डिज़ाइन करें।
डिज़ाइनरों को एक लाल "इंजन चेक" चेतावनी लैंप की आवश्यकता है, जो चालक की कई स्थितियों से स्पष्ट रूप से दिखाई दे, वाहन के 15 वर्ष के जीवनकाल में विश्वसनीय रूप से कार्य करे, और चरम जलवायु परिस्थितियों में सामान्य रूप से संचालित हो सके।

Component Selection:AEC-Q102 certified LED ko chuna gaya hai kyunki yeh bharosa-yogya hai, iska 120° ka vistaar-vistrit drishtikon drishyata surakshit karta hai, aur iski sanrachna mazboot hai.
Circuit Design:LED को वाहन की 12V प्रणाली द्वारा संचालित किया जाता है, जो 20mA पर सेट एक स्थिर धारा ड्राइवर IC के माध्यम से जुड़ा है। यह ड्राइवर ऑटोमोटिव विद्युत प्रणालियों में आम लोड डंप क्षणिक और रिवर्स पोलैरिटी घटनाओं के विरुद्ध सुरक्षा प्रदान करता है।
थर्मल डिज़ाइन:PCB डिज़ाइन में एक बड़े कॉपर प्लेन से जुड़ा हीट सिंक पैड शामिल है, जो गर्म वाहन के अंदरूनी वातावरण में भी पैड के तापमान को 110°C से काफी नीचे बनाए रखता है।
ऑप्टिकल डिज़ाइन:LED के ऊपर एक साधारण डिफ्यूज़र लेंस लगाया जाता है ताकि प्रकाश बिंदु को नरम किया जा सके और इसे इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर पैनल में सौंदर्यपूर्ण ढंग से एकीकृत किया जा सके।
यह विधि LED की प्रमुख विशिष्टताओं का पूरा लाभ उठाती है, एक ऑटोमोटिव-ग्रेड टिकाऊ, उच्च-प्रदर्शन समाधान बनाती है।

11. कार्य सिद्धांत परिचय

यह उपकरण एक लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) है, जो एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब डायोड के थ्रेशोल्ड वोल्टेज से अधिक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-टाइप क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन, p-टाइप क्षेत्र से होल्स के साथ सक्रिय परत के भीतर पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। सेमीकंडक्टर की विशिष्ट सामग्री संरचना (लाल LED के लिए आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम इंडियम फॉस्फाइड - AlGaInP पर आधारित) उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, और इस प्रकार रंग निर्धारित करती है। PLCC-2 पैकेज सेमीकंडक्टर चिप को समाहित करता है, लीड फ्रेम के माध्यम से विद्युत कनेक्शन प्रदान करता है, और प्रकाश आउटपुट को आकार देने और चिप की सुरक्षा के लिए एक मोल्डेड एपॉक्सी लेंस शामिल करता है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान एवं विकास

ऑटोमोटिव एलईडी प्रकाश व्यवस्था का विकास उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन), उच्च शक्ति घनत्व और उच्च एकीकरण की ओर निरंतर प्रगति कर रहा है। हालांकि यह घटक एक अलग उपकरण है, लेकिन मल्टी-चिप पैकेजिंग और एकीकृत ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टिक्स वाले एलईडी मॉड्यूल का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। इसके अलावा, फॉस्फर तकनीक और प्रत्यक्ष उत्सर्जन अर्धचालकों में प्रगति रंग सीमा का विस्तार कर रही है और इंटीरियर एंबिएंट लाइटिंग के रंग प्रतिपादन में सुधार कर रही है। उच्च विश्वसनीयता, लंबे जीवनकाल और उच्च तापमान हुड के नीचे (बाहरी अनुप्रयोगों) प्रदर्शन की मांग, ऑटोमोटिव-ग्रेड एलईडी के लिए सामग्री विज्ञान और पैकेजिंग नवाचार को लगातार प्रेरित कर रही है।