लाल LED 3.0x3.0x0.55mm – अग्र वोल्टता 2.3V – शक्ति 1.09W – प्रमुख तरंगदैर्ध्य 612.5-625nm – तकनीकी डेटाशीट

1. उत्पाद अवलोकन

RF-A4E31-R15H-S1 एक उच्च-प्रदर्शन वाला लाल प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) है जिसे मोटर वाहन के आंतरिक और बाहरी प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक उन्नत AlGaInP (एल्यूमीनियम गैलियम इंडियम फॉस्फाइड) एपिटैक्सियल संरचना का उपयोग करता है जो एक सब्सट्रेट पर उगाई जाती है, जो उत्कृष्ट चमक और विश्वसनीयता प्रदान करती है। यह उपकरण एक कॉम्पैक्ट 3.0 मिमी × 3.0 मिमी × 0.55 मिमी EMC (एपॉक्सी मोल्डिंग कंपाउंड) पैकेज में रखा गया है, जो बेहतर तापीय प्रबंधन और मजबूत यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है।

यह LED ऑटोमोटिव ग्रेड असतत अर्धचालकों के लिए AEC-Q102 तनाव परीक्षण योग्यता के अनुसार योग्य है, जो इसे कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त बनाता है। यह 120° का अत्यंत विस्तृत दृश्य कोण प्रदान करता है, जो समान प्रकाश वितरण सुनिश्चित करता है। यह उत्पाद RoHS अनुरूप है और इसकी नमी संवेदनशीलता स्तर 2 (MSL-2) है। इसे कुशल सतह माउंट असेंबली के लिए टेप और रील (4000 पीस/रील) में आपूर्ति की जाती है।

2. तकनीकी पैरामीटर

2.1 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ (Ts=25 °C, IF=350 mA पर)

निम्न तालिका 25 °C पर स्पंदित स्थितियों के तहत मापे गए प्रमुख विद्युत और प्रकाशीय मापदंडों का सारांश प्रस्तुत करती है:

• अग्र वोल्टता (VF)_F) : न्यूनतम 2.0 V, सामान्य 2.3 V, अधिकतम 2.6 V IF=350 mA पर (माप सहनशीलता ±0.1 V).
• प्रतीप धारा (IR)_R) : VR=5 V पर ≤10 µA._R=5 V.
• प्रकाशमान फ्लक्स (Φv) : IF=350 mA पर न्यूनतम 55.3 lm, अधिकतम 93.2 lm (सहनशीलता ±10%).
• प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd)_D) : IF=350 mA पर न्यूनतम 612.5 nm, अधिकतम 625 nm.
• दृश्य कोण (2θ1/2)_1/2) : सामान्य 120°.
• तापीय प्रतिरोध (जंक्शन से सोल्डर) : Rth JS real _{: सामान्य 12 °C/W (अधिकतम 19 °C/W); Rth JS el}Typ 12 °C/W (Max 19 °C/W); R _{: सामान्य 6 °C/W (अधिकतम 10 °C/W) – 350 mA, 25 °C पर मापा गया.}25 °C पर प्रकाश-विद्युत रूपांतरण दक्षता ηe 47% (स्पंद मोड) है। अधिकतम शक्ति अपव्यय 1092 mW है, और अधिकतम अग्र धारा 420 mA है (700 mA शीर्ष, 1/10 कर्तव्य चक्र, 10 ms स्पंद चौड़ाई)। जंक्शन तापमान 150 °C से अधिक नहीं होना चाहिए।

At 25 °C, the photoelectric conversion efficiency η_e25 °C पर प्रकाश-विद्युत रूपांतरण दक्षता ηe 47% (स्पंद मोड) है। अधिकतम शक्ति अपव्यय 1092 mW है, और अधिकतम अग्र धारा 420 mA है (700 mA शीर्ष, 1/10 कर्तव्य चक्र, 10 ms स्पंद चौड़ाई)। जंक्शन तापमान 150 °C से अधिक नहीं होना चाहिए।

2.2 निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग

उपकरण को निम्नलिखित सीमाओं के भीतर संचालित किया जाना चाहिए:

• शक्ति अपव्यय (Pd)_D : 1092 mW
• अग्र धारा (IF)_F : 420 mA
• शीर्ष अग्र धारा (IFP)_FP : 700 mA
• प्रतीप वोल्टता (VR)_R : 5 V
• स्थैतिक विद्युत निर्वहन (एचबीएम): 2000 V
• संचालन तापमान (Topr)_OPR : −40 से +125 °C
• भंडारण तापमान (Tstg)_STG : −40 से +125 °C
• जंक्शन तापमान (Tj)_J : 150 °C

3. बिनिंग प्रणाली

3.1 अग्र वोल्टता और प्रकाशमान फ्लक्स बिन (IF=350 mA)

LED को अग्र वोल्टता (VF) और प्रकाशमान फ्लक्स (Φv) के आधार पर बिनों में वर्गीकृत किया जाता है:_Fअग्र वोल्टता बिन (VF)

• V_F : C0 (2.0–2.2), D0 (2.2–2.4), E0 (2.4–2.6).प्रकाशमान फ्लक्स बिन (lm)
• : PA (55.3–61.2), PB (61.2–67.8), QA (67.8–75.3), QB (75.3–83.7), RA (83.7–93.2).तरंगदैर्ध्य बिन (nm)
• : C2 (612.5–615), D1 (615–617.5), D2 (617.5–620), E1 (620–622.5), E2 (622.5–625).ग्राहक अपने अनुप्रयोगों में सुसंगत प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक बिन संयोजन निर्दिष्ट कर सकते हैं।

ग्राहक अपने अनुप्रयोगों में सुसंगत प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक बिन संयोजन निर्दिष्ट कर सकते हैं।

4. प्रदर्शन वक्र

डिज़ाइन संदर्भ के लिए निम्नलिखित सामान्य प्रकाशीय विशेषताएँ प्रदान की गई हैं। जब तक अन्यथा उल्लेख न किया जाए, सभी वक्र 25 °C पर मापे गए हैं।

4.1 अग्र वोल्टता बनाम अग्र धारा (चित्र 1‑6)

कम धारा पर, अग्र वोल्टता लगभग 1.6 V (0 mA पर) से तेजी से बढ़कर 50 mA पर 2.0 V हो जाती है; 100 mA से ऊपर वक्र लगभग रैखिक हो जाता है। 350 mA पर सामान्य अग्र वोल्टता 2.3 V है।

4.2 अग्र धारा बनाम सापेक्ष प्रकाशमान फ्लक्स (चित्र 1‑7)

सापेक्ष प्रकाशमान फ्लक्स 350 mA तक अग्र धारा के साथ लगभग रैखिक रूप से बढ़ता है, 350 mA पर 100% सापेक्ष फ्लक्स तक पहुँचता है। 350 mA से परे, तापीय प्रभावों के कारण ढलान धीरे-धीरे समतल हो जाता है।

4.3 जंक्शन तापमान बनाम सापेक्ष प्रकाशमान फ्लक्स (चित्र 1‑8)

जैसे-जैसे जंक्शन तापमान −40 °C से 150 °C तक बढ़ता है, सापेक्ष प्रकाशमान फ्लक्स लगभग 40% कम हो जाता है। 125 °C पर, फ्लक्स 25 °C मान के लगभग 70% तक गिर जाता है।

4.4 सोल्डर तापमान बनाम अग्र धारा (चित्र 1‑9)

अधिकतम जंक्शन तापमान से अधिक होने से बचने के लिए, जब सोल्डर तापमान 25 °C से अधिक हो तो अग्र धारा को कम करना चाहिए। 125 °C सोल्डर तापमान पर, अधिकतम अनुमत धारा लगभग 150 mA है।

4.5 वोल्टता विस्थापन बनाम जंक्शन तापमान (चित्र 1‑10)

अग्र वोल्टता विस्थापन (ΔVF) तापमान के साथ लगभग रैखिक है: 150 °C पर लगभग −0.3 V और −40 °C पर +0.3 V (25 °C के सापेक्ष)।_Fअग्र वोल्टता विस्थापन (ΔVF) तापमान के साथ लगभग रैखिक है: 150 °C पर लगभग −0.3 V और −40 °C पर +0.3 V (25 °C के सापेक्ष)।

4.6 विकिरण आरेख (चित्र 1‑11)

LED एक विस्तृत, लैम्बर्टियन-जैसी वितरण के साथ प्रकाश उत्सर्जित करता है। ±60° पर सापेक्ष प्रकाश तीव्रता अक्षीय तीव्रता का लगभग 50% है, जो 120° की पूर्ण-चौड़ाई आधी-अधिकतम (FWHM) के अनुरूप है।

4.7 प्रमुख तरंगदैर्ध्य विस्थापन बनाम जंक्शन तापमान (चित्र 1‑12)

तापमान बढ़ने पर प्रमुख तरंगदैर्ध्य लंबी तरंगदैर्ध्य की ओर स्थानांतरित हो जाता है। 150 °C पर, 25 °C के सापेक्ष विस्थापन लगभग +8 nm है; −40 °C पर, विस्थापन लगभग −7 nm है।

4.8 स्पेक्ट्रम वितरण (चित्र 1‑13)

शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य लगभग 620 nm है जिसमें लगभग 20 nm की संकीर्ण पूर्ण-चौड़ाई आधी-अधिकतम (FWHM) है। स्पेक्ट्रम में नगण्य द्वितीयक शिखर हैं, जो शुद्ध लाल रंग सुनिश्चित करते हैं।

5. यांत्रिक पैकेज जानकारी

5.1 पैकेज आयाम

यह उपकरण 3.0 मिमी × 3.0 मिमी का सतह-माउंट पैकेज है जिसकी कुल ऊँचाई 0.55 मिमी है। शीर्ष सतह वैकल्पिक रूप से साफ सिलिकॉन है, जबकि नीचे थर्मल और विद्युत कनेक्शन के लिए एक धातु पैड है। ध्रुवता एक कोने पर एक पायदान (कैथोड) द्वारा इंगित की जाती है।

5.2 अनुशंसित सोल्डरिंग पैड पैटर्न

अच्छा तापीय और विद्युत प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, अनुशंसित पीसीबी लैंड पैटर्न एनोड पैड के लिए 2.4 मिमी × 2.3 मिमी और कैथोड पैड के लिए 1.5 मिमी × 0.65 मिमी है, जिसमें 0.55 मिमी का अंतर है। सभी आयाम ±0.2 मिमी हैं।

6. असेंबली और सोल्डरिंग दिशानिर्देश

6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफ़ाइल

LED मानक SMT रीफ्लो सोल्डरिंग के साथ संगत है। अधिकतम दो रीफ्लो चक्रों की अनुमति है। अनुशंसित प्रोफ़ाइल पैरामीटर हैं:

• प्रीहीट: 150 °C → 200 °C, 60–120 s
• 217 °C (TL) से ऊपर का समय: अधिकतम 60 s_L : अधिकतम 60 s
• शिखर तापमान (TP): 260 °C, धारण समय ≤10 s (शिखर के 5 °C के भीतर, अधिकतम 30 s)_P : 260 °C, धारण समय ≤10 s (शिखर के 5 °C के भीतर, अधिकतम 30 s)
• रैंप-अप दर: ≤3 °C/s (TSmax से TP तक)_Smax से TP तक)_P)
• शीतलन दर: ≤6 °C/s
• 25 °C से TP तक कुल समय: ≤8 मिनट_P : ≤8 मिनट

यदि दो रीफ्लो के बीच 24 घंटे से अधिक का समय बीत जाता है, तो नमी क्षति को रोकने के लिए LEDs को पुनः बेक किया जाना चाहिए।

6.2 हैंडलिंग और सफाई

सिलिकॉन एनकैप्सुलेशन नरम है; लेंस पर यांत्रिक दबाव से बचें। सफाई के लिए केवल आइसोप्रोपिल अल्कोहल का उपयोग करें। अल्ट्रासोनिक सफाई की अनुशंसा नहीं की जाती है। ऐसे चिपकने वाले पदार्थों का उपयोग न करें जो कार्बनिक वाष्प छोड़ते हैं, क्योंकि वे सिलिकॉन को ख़राब कर सकते हैं।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

LEDs को एंटीस्टैटिक नमी-अवरोध बैग में पैक किया जाता है। प्रत्येक रील में 4000 टुकड़े होते हैं। कैरियर टेप (8 मिमी चौड़ा) के आयाम: A0 = 3.30 मिमी, B0 = 3.50 मिमी, K0 = 0.90 मिमी। रील का व्यास 180 मिमी है। लेबल में भाग संख्या, लॉट संख्या, बिन कोड, मात्रा और तारीख शामिल हैं। बैग खोलने से पहले भंडारण की स्थिति: ≤30 °C और ≤75% RH, अधिकतम 1 वर्ष। खोलने के बाद, 24 घंटे के भीतर उपयोग करें या 60±5 °C पर ≥24 घंटे बेक करें।₀ = 3.30 मिमी, B0₀ = 3.50 मिमी, K0₀ = 0.90 मिमी। रील का व्यास 180 मिमी है। लेबल में भाग संख्या, लॉट संख्या, बिन कोड, मात्रा और तारीख शामिल हैं। बैग खोलने से पहले भंडारण की स्थिति: ≤30 °C और ≤75% RH, अधिकतम 1 वर्ष। खोलने के बाद, 24 घंटे के भीतर उपयोग करें या 60±5 °C पर ≥24 घंटे बेक करें।

8. अनुप्रयोग नोट्स

8.1 सामान्य अनुप्रयोग

यह लाल LED ऑटोमोटिव इंटीरियर लाइटिंग (इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर, एम्बिएंट लाइटिंग) और एक्सटीरियर लाइटिंग (टेल लाइट, ब्रेक लाइट, टर्न सिग्नल) के लिए आदर्श है। इसकी उच्च चमक और विस्तृत दृश्य कोण इसे सामान्य प्रयोजन संकेतक और साइनेज अनुप्रयोगों के लिए भी उपयुक्त बनाता है जहाँ लाल रंग की शुद्धता महत्वपूर्ण है।

8.2 तापीय प्रबंधन

चूँकि LED का प्रकाश उत्पादन और तरंगदैर्ध्य जंक्शन तापमान पर निर्भर करता है, उचित ताप सिंक आवश्यक है। पीसीबी और किसी भी अतिरिक्त हीटसिंक के तापीय प्रतिरोध को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि सबसे खराब परिचालन स्थितियों में Tj 150 °C से नीचे रहे। सोल्डर पैड को एक बड़े तांबे के क्षेत्र से जोड़ा जाना चाहिए।_Jचूँकि LED का प्रकाश उत्पादन और तरंगदैर्ध्य जंक्शन तापमान पर निर्भर करता है, उचित ताप सिंक आवश्यक है। पीसीबी और किसी भी अतिरिक्त हीटसिंक के तापीय प्रतिरोध को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि सबसे खराब परिचालन स्थितियों में Tj 150 °C से नीचे रहे। सोल्डर पैड को एक बड़े तांबे के क्षेत्र से जोड़ा जाना चाहिए।

8.3 धारा कमी (डिरेटिंग)

उच्च परिवेश तापमान पर संचालन करते समय, सोल्डर-तापमान बनाम अग्र-धारा वक्र के अनुसार अग्र धारा को कम किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, Ts = 100 °C पर, अधिकतम अनुमत अग्र धारा लगभग 200 mA है।_s = 100 °C पर, अधिकतम अनुमत अग्र धारा लगभग 200 mA है।

9. तकनीकी तुलना

AlGaAs या GaAsP पर आधारित मानक लाल LEDs की तुलना में, इस उपकरण में उपयोग की जाने वाली AlGaInP तकनीक उच्च प्रकाश दक्षता और बेहतर तापमान स्थिरता प्रदान करती है। 120° का विस्तृत दृश्य कोण कई प्रतिस्पर्धी 3.0 मिमी × 3.0 मिमी लाल LEDs से काफी व्यापक है, जिनमें आमतौर पर 90°–100° का आधा-कोण होता है। AEC-Q102 योग्यता वाणिज्यिक-ग्रेड समकक्षों की तुलना में सख्त तनाव परीक्षणों के साथ ऑटोमोटिव उपयोग के लिए उच्च विश्वसनीयता प्रदान करती है।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न 1: क्या इस LED का उपयोग 420 mA से अधिक धारा पर किया जा सकता है?
नहीं। अग्र धारा के लिए निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग 420 mA (कर्तव्य चक्र के साथ 700 mA शीर्ष) है। इस सीमा से ऊपर संचालन करने से स्थायी क्षति होगी।

प्रश्न 2: इस LED का सामान्य जीवनकाल क्या है?
डेटाशीट में सीधे निर्दिष्ट नहीं होने पर भी, AEC-Q102 योग्य LEDs का रेटिंग के भीतर और उचित तापीय प्रबंधन के साथ संचालन करने पर सामान्यतः बहुत लंबा जीवनकाल (>50,000 घंटे) होता है।

प्रश्न 3: मुझे ESD संवेदनशीलता को कैसे संभालना चाहिए?
उपकरण 2 kV HBM के लिए रेटेड है। मानक ESD सावधानियों का उपयोग करें: ग्राउंडिंग कलाई पट्टियाँ, प्रवाहकीय कार्यस्थान, और एंटीस्टैटिक पैकेजिंग।

प्रश्न 4: क्या मैं एक ही अनुप्रयोग में विभिन्न फ्लक्स बिनों को मिला सकता हूँ?
बिनों को मिलाने से दृश्य चमक में अंतर हो सकता है। एक समान उपस्थिति के लिए एक ही बिन का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है, जब तक कि अनुप्रयोग भिन्नता को सहन न करे।

11. डिज़ाइन केस स्टडी

ऑटोमोटिव रियर कॉम्बिनेशन लैंप (RCL)
एक ग्राहक ने RF-A4E31-R15H-S1 के 6 टुकड़ों का उपयोग करके स्टॉप-लाइट के लिए एक लाल LED मॉड्यूल डिज़ाइन किया। LEDs को 12 V अनुकूलता प्राप्त करने के लिए 3 श्रृंखला स्ट्रिंग्स में 2 समानांतर (3S2P) में व्यवस्थित किया गया था। प्रत्येक स्ट्रिंग को एक समर्पित स्थिर-धारा ड्राइवर के साथ कुल 350 mA (प्रति LED 175 mA) पर संचालित किया गया था। एक कॉपर-कोर पीसीबी (1.6 मिमी मोटा, 2 oz तांबा) का उपयोग सोल्डर तापमान को 85 °C से नीचे रखने के लिए किया गया था। मॉड्यूल ने बिना किसी विफलता के थर्मल शॉक (−40 °C से 125 °C, 1000 चक्र) और आर्द्रता परीक्षण (85 °C/85% RH, 1000 घंटे) पास किया।

12. कार्य सिद्धांत

LED एक पारदर्शी सब्सट्रेट (GaAs) पर उगाई गई डबल-हेटरोस्ट्रक्चर AlGaInP सक्रिय परत पर आधारित है। जब अग्र अभिनति लागू की जाती है, तो इलेक्ट्रॉन और छिद्र सक्रिय क्षेत्र में विकिरणीय रूप से पुनर्संयोजित होते हैं, जो सामग्री के बैंडगैप (~2.0 eV) के अनुरूप ऊर्जा वाले फोटॉन उत्सर्जित करते हैं, जिससे लाल प्रकाश (~620 nm) मिलता है। EMC पैकेज चिप को एनकैप्सुलेट करता है और कुशलतापूर्वक प्रकाश निकालने के लिए एक लेंस प्रदान करता है। तापीय अपव्यय बड़े निचले पैड और पीसीबी के तांबे के ट्रेस के माध्यम से होता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान और संभावनाएँ

AlGaInP तकनीक दक्षता और तापीय स्थिरता में सुधार जारी रखती है। भविष्य के रुझानों में बेहतर एपिटैक्सियल ग्रोथ और बेहतर चिप डिज़ाइन (जैसे, पैटर्न वाले सब्सट्रेट) के माध्यम से उच्च-फ्लक्स बिन शामिल हैं। ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए, AEC-Q102 योग्यता को अपनाना आदर्श बन रहा है, और यह LED पहले से ही उस मानक को पूरा करता है। लघुकरण (जैसे, 2.0 मिमी × 2.0 मिमी पैकेज) एक चलन है, लेकिन 3.0 मिमी × 3.0 मिमी उच्च-शक्ति वाले लाल LEDs के लिए लोकप्रिय बना हुआ है क्योंकि यह शक्ति प्रबंधन और प्रकाश-निष्कर्षण क्षेत्र के बीच संतुलन प्रदान करता है।