SMD अंबर AlInGaP LED 120 डिग्री व्यूइंग एंगल - विद्युत और प्रकाशिक विशेषताएं स्पेसिफिकेशन शीट - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक उच्च चमक वाले सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) लाइट एमिटिंग डायोड (LED) की संपूर्ण तकनीकी विशिष्टताएं प्रदान करता है। यह उपकरण एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड (AlInGaP) अर्धचालक सामग्री का उपयोग करता है और एम्बर प्रकाश उत्सर्जित करता है। डिवाइस एक वाटर क्लियर लेंस में एनकैप्सुलेटेड है और स्वचालित असेंबली प्रक्रियाओं तथा स्थान-सीमित अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए डिज़ाइन किया गया है।

1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार

इस LED का प्राथमिक अनुप्रयोग क्षेत्र ऑटोमोटिव उद्योग है, विशेष रूप से वाहन सहायक उपकरण प्रकाश व्यवस्था। इसका डिज़ाइन आधुनिक विनिर्माण तकनीकों के साथ संगतता को प्राथमिकता देता है, जिसमें स्वचालित प्लेसमेंट उपकरण और लीड-फ्री इन्फ्रारेड (IR) रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाएं शामिल हैं। कठोर वातावरण में इसके उपयोग को सक्षम करने वाली प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं: RoHS (प्रतिबंधित पदार्थ) निर्देश का अनुपालन, JEDEC Level 3 नमी संवेदनशीलता स्तर प्रीकंडीशनिंग, और कुशल हैंडलिंग के लिए उद्योग-मानक 12mm कैरियर टेप और 7-इंच रील पैकेजिंग।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

मानक परिस्थितियों में डिवाइस की कार्य सीमा और प्रदर्शन को गहराई से समझना, विश्वसनीय सर्किट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये मान उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करते हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकते हैं। इस सीमा पर या इससे अधिक पर संचालन की गारंटी नहीं है। प्रमुख रेटिंग्स में शामिल हैं: अधिकतम शक्ति अपव्यय 500 mW, शिखर अग्र धारा 400 mA (1/10 ड्यूटी साइकिल, 0.1ms पल्स चौड़ाई की पल्स स्थितियों में), निरंतर DC अग्र धारा संचालन सीमा 5 mA से 200 mA। डिवाइस का संचालन और भंडारण तापमान सीमा -40°C से +100°C है। यह 260°C शिखर तापमान, अधिकतम 10 सेकंड के अवरक्त रीफ्लो सोल्डरिंग को सहन कर सकता है।

2.2 तापीय विशेषताएँ

LED के प्रदर्शन और दीर्घायु के लिए प्रभावी ऊष्मा प्रबंधन महत्वपूर्ण है। 1.6mm मोटाई, 16mm² कॉपर पैड क्षेत्र वाले FR4 सब्सट्रेट पर मापने पर, जंक्शन-से-परिवेश तापीय प्रतिरोध (RθJA) का विशिष्ट मान 50 °C/W है। जंक्शन-से-सोल्डर पॉइंट तापीय प्रतिरोध (RθJS) का विशिष्ट मान 30 °C/W है, जो प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) में ऊष्मा अपव्यय के लिए एक अधिक प्रत्यक्ष पथ प्रदान करता है। अधिकतम अनुमेय जंक्शन तापमान (Tj) 125°C है।

2.3 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

परिवेश तापमान (Ta) 25°C और अग्र धारा (IF) 140 mA की शर्तों के तहत मापे जाने पर, डिवाइस निम्नलिखित विशिष्ट प्रदर्शन प्रदर्शित करता है। प्रदीप्ति तीव्रता (Iv) न्यूनतम 7.1 कैंडेला (cd) से अधिकतम 11.2 cd तक होती है। इसका 120 डिग्री का चौड़ा देखने का कोण (2θ½) है, जिसे वह ऑफ-एक्सिस कोण परिभाषित किया जाता है जहां प्रदीप्ति तीव्रता अक्षीय मान की आधी हो जाती है। इसकी उत्सर्जन विशेषताओं में शिखर तरंगदैर्ध्य (λP) 625 nm और प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) 612 nm से 624 nm के बीच है, जो इसके एम्बर रंग को परिभाषित करता है। वर्णक्रमीय बैंडविड्थ (Δλ) लगभग 18 nm है। विद्युतीय पहलुओं में, 140 mA पर अग्र वोल्टेज (VF) 1.90V से 2.50V तक होता है, और 12V के पश्च वोल्टेज (VR) पर पश्च धारा (IR) अधिकतम 10 μA होती है।

3. बिनिंग प्रणाली विवरण

उत्पादन में रंग और चमक स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, LED को उनके प्रदर्शन के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है। यह डिवाइस लेबल पर मुद्रित तीन-कोड प्रणाली (उदाहरण के लिए, F/EA/3) का उपयोग करता है।

3.1 फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) बिनिंग

140 mA पर अग्र वोल्टेज के आधार पर, LED को चार वोल्टेज बिन (C, D, E, F) में वर्गीकृत किया जाता है, प्रत्येक बिन की सीमा 0.15V है, सहनशीलता ±0.1V है। उदाहरण के लिए, बिन 'F' में Vf 2.35V से 2.50V के बीच वाले LED शामिल हैं।

3.2 ल्यूमिनस इंटेंसिटी (Iv) बिनिंग

दो तीव्रता स्तर (EA, EB) परिभाषित किए गए हैं। स्तर 'EA' 7.1 cd से 9.0 cd (लगभग 19.5 से 24.8 लुमेन) तक की चमक तीव्रता को कवर करता है, जबकि स्तर 'EB' 9.0 cd से 11.2 cd (लगभग 24.8 से 31.6 लुमेन) तक को कवर करता है। प्रत्येक तीव्रता स्तर की सहनशीलता ±11% है।

3.3 प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Wd) ग्रेडिंग

एम्बर रंग को तीन तरंगदैर्ध्य स्तरों (2, 3, 4) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्तर '2' 612-616 nm से मेल खाता है, स्तर '3' 616-620 nm से मेल खाता है, और स्तर '4' 620-624 nm से मेल खाता है। प्रत्येक तरंगदैर्ध्य स्तर की सहनशीलता ±1 nm है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

चार्ट डेटा विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार की अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

4.1 स्थानिक वितरण (विकिरण पैटर्न)

प्रदान किया गया ध्रुवीय आरेख प्रकाश तीव्रता के स्थानिक वितरण को दर्शाता है। यह वक्र 120-डिग्री देखने के कोण की पुष्टि करता है, जो पानी साफ गुंबद लेंस एलईडी की विशिष्ट चिकनी, चौड़ी बीम पैटर्न प्रदर्शित करता है, जो बड़े क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, न कि केंद्रित हॉटस्पॉट के लिए।

4.2 正向电流 vs. 正向电压 & 发光强度

हालांकि अंश में विशिष्ट IV और LI कर्व्स नहीं दिखाए गए हैं, लेकिन एक विशिष्ट विश्लेषण में फॉरवर्ड करंट (IF) और फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) के बीच गैर-रैखिक संबंध की जांच शामिल होगी। इसी तरह, ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट का वक्र आमतौर पर एक सब-लीनियर वृद्धि दिखाता है, जहां अत्यधिक उच्च धाराओं पर तापीय प्रभावों के कारण दक्षता कम हो सकती है। डिजाइनर वांछित चमक प्राप्त करने के लिए उपयुक्त ड्राइव करंट का चयन करने के लिए इन वक्रों का उपयोग करते हैं, साथ ही बिजली की खपत और दक्षता का प्रबंधन करते हैं।

5. मैकेनिकल और पैकेजिंग जानकारी

5.1 डिवाइस आयाम और पोलैरिटी

पैकेज ड्रॉइंग (डेटाशीट में संदर्भित) मिलीमीटर में महत्वपूर्ण यांत्रिक आयाम प्रदान करती है, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, मानक सहनशीलता ±0.2 मिमी है। एक महत्वपूर्ण डिजाइन विचार यह है कि एनोड लीड फ्रेम एलईडी के प्राथमिक हीट सिंक के रूप में भी कार्य करता है। एनोड और कैथोड की सही पहचान (आमतौर पर पैकेज पर अंकन या पिन आकार/आकार के अंतर से इंगित) सही विद्युत कनेक्शन के लिए महत्वपूर्ण है।

5.2 अनुशंसित PCB पैड डिज़ाइन

इन्फ्रारेड रिफ्लो सोल्डरिंग के लिए PCB लेआउट को मार्गदर्शित करने हेतु पैड पैटर्न प्रदान किए गए हैं। विश्वसनीय सोल्डर जोड़ प्राप्त करने, सही थर्मल और विद्युत कनेक्शन सुनिश्चित करने, तथा LED थर्मल पैड (एनोड) से PCB तक गर्मी के मार्ग का प्रबंधन करने के लिए इस अनुशंसित पैड ज्यामिति का पालन करना महत्वपूर्ण है।

6. सोल्डरिंग, असेंबली और हैंडलिंग दिशानिर्देश

6.1 इन्फ्रारेड रीफ्लो वेल्डिंग प्रोफाइल

डेटाशीट J-STD-020 मानक के अनुरूप लीड-फ्री इन्फ्रारेड रिफ्लो प्रोफाइल निर्दिष्ट करती है। प्रमुख पैरामीटर में प्रीहीट चरण, निर्दिष्ट तापन दर, 260°C से अधिक न होने वाला पीक बॉडी तापमान, और प्रयुक्त सोल्डर पेस्ट के लिए उपयुक्त लिक्विडस ऊपर का समय (TAL) शामिल हैं। थर्मल शॉक और LED पैकेज या चिप को नुकसान से बचने के लिए इस प्रोफाइल का पालन करना महत्वपूर्ण है।

6.2 भंडारण और आर्द्रता संवेदनशीलता

根据JEDEC J-STD-020标准，本产品被归类为湿度敏感等级（MSL）2A。当防潮袋密封时，应存储在≤30°C且≤70% RH的环境中，建议在一年内使用。一旦袋子打开，LED应存储在≤30°C且≤60% RH的环境中，并应在一年内完成焊接。对于长时间（>1年）暴露在袋外存储的元件，建议在组装前进行烘烤（60°C下至少48小时），以去除吸收的湿气并防止回流焊接过程中发生“爆米花”效应。

6.3 सफाई

यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई की आवश्यकता हो, तो केवल निर्दिष्ट सॉल्वेंट का उपयोग करना चाहिए। डेटाशीट कमरे के तापमान पर इथेनॉल या आइसोप्रोपिल अल्कोहल में एक मिनट से अधिक नहीं डुबोने की सिफारिश करती है। अनिर्दिष्ट रसायन LED के एपॉक्सी लेंस या एनकैप्सुलेशन को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

7. पैकेजिंग और आदेश जानकारी

7.1 कैरियर टेप और रील विनिर्देश

LED, 12mm चौड़ी एम्बॉस्ड कैरियर टेप के रूप में आपूर्ति की जाती है, जो 7 इंच (178mm) व्यास की रील पर लपेटी जाती है। मानक रील मात्रा 1000 टुकड़े है। कैविटी को सील करने के लिए कैरियर टेप पर टॉप कवर का उपयोग किया जाता है। पैकेजिंग ANSI/EIA-481 मानक का पालन करती है। शेष मात्रा के लिए, न्यूनतम पैकेजिंग 500 टुकड़े है।

8. अनुप्रयोग नोट और डिज़ाइन विचार

8.1 इच्छित उपयोग और सीमाएँ

यह LED सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें निर्दिष्ट ऑटोमोटिव सहायक उपकरण अनुप्रयोग शामिल हैं। सुरक्षा-महत्वपूर्ण या जीवन-समर्थन प्रणालियों (जैसे, विमानन, चिकित्सा उपकरण) में उपयोग करने से पहले पूर्व परामर्श और विशिष्ट प्रमाणन आवश्यक है। इस प्रकार के उच्च विश्वसनीयता अनुप्रयोगों के लिए, उपयुक्त प्रमाणन वाले समर्पित उत्पाद की आवश्यकता होती है।

8.2 सर्किट डिज़ाइन विचार

1. धारा सीमन:LED एक धारा-चालित उपकरण है। अधिक धारा से क्षति को रोकने के लिए, श्रृंखला प्रतिरोध या नियत धारा चालन सर्किट का उपयोग करके अग्र धारा को 5-200 mA DC सीमा में सीमित करना आवश्यक है। चयनित धारा सीधे चमक, अग्र वोल्टेज और जंक्शन तापमान को प्रभावित करेगी।
2. थर्मल प्रबंधन:प्रदर्शन और जीवनकाल बनाए रखने के लिए, अधिकतम जंक्शन तापमान 125°C से अधिक नहीं होना चाहिए। इसके लिए सावधानीपूर्वक PCB डिज़ाइन की आवश्यकता है: अनुशंसित पैड आकार का उपयोग करें, एनोड पैड के नीचे थर्मल वाया जोड़कर गर्मी को आंतरिक या बॉटम कॉपर लेयर तक स्थानांतरित करें, और अंतिम एप्लिकेशन में पर्याप्त एयरफ्लो सुनिश्चित करें।
3. रिवर्स वोल्टेज सुरक्षा:डिवाइस की अधिकतम रिवर्स वोल्टेज रेटिंग 12V है (केवल परीक्षण उद्देश्यों के लिए), और यह रिवर्स बायस ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। ऐसे सर्किट में जहां रिवर्स वोल्टेज संभव हो (जैसे, AC कपलिंग या सीरीज़/पैरेलल ऐरे), शंट डायोड जैसे बाह्य सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड (GaAsP) जैसी पुरानी तकनीकों वाले एम्बर एलईडी की तुलना में, यह AlInGaP-आधारित डिवाइस काफी अधिक ल्यूमिनस एफिशिएंसी और बेहतर रंग व आउटपुट तापमान स्थिरता प्रदान करता है। वाटर क्लियर लेंस द्वारा प्रदान किया गया 120-डिग्री व्यूइंग एंगल, डिफ्यूज़ या नैरो-एंगल लेंस वाले एलईडी की तुलना में, व्यापक और अधिक समान प्रकाश व्यवस्था प्रदान करता है, जिससे यह उन इंडिकेटर और बैकलाइट एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त हो जाता है जिन्हें चौड़े व्यूइंग एंगल दृश्यता की आवश्यकता होती है। स्वचालित SMT असेंबली और मानक IR रिफ्लो प्रोफाइल के साथ इसकी अनुकूलता इसे थ्रू-होल एलईडी से अलग करती है, जिससे कम लागत, उच्च उत्पादन विनिर्माण संभव होता है।

10. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: चरम तरंगदैर्ध्य और प्रमुख तरंगदैर्ध्य में क्या अंतर है?
उत्तर: चरम तरंगदैर्ध्य (λP) वह एकल तरंगदैर्ध्य है जिस पर उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की तीव्रता अधिकतम होती है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) वह एकवर्णी प्रकाश की तरंगदैर्ध्य है जो, एक निर्दिष्ट श्वेत संदर्भ प्रकाश के साथ मिलाकर, LED के माने जाने वाले रंग से मेल खाती है। अनुप्रयोगों में, रंग विनिर्देश के लिए λd अधिक प्रासंगिक होती है।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को करंट सीमित करने वाले रेसिस्टर के बिना 3.3V पावर स्रोत से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। इसका विशिष्ट Vf लगभग 2.2V है, इसे सीधे 3.3V से जोड़ने पर अत्यधिक धारा प्रवाहित होगी, जो संभवतः 200 mA की अधिकतम सीमा से अधिक हो जाएगी और LED को क्षतिग्रस्त कर देगी। हमेशा एक श्रृंखला रोकनेवाला या स्थिर-धारा ड्राइवर की आवश्यकता होती है।

प्रश्न: एनोड हीट सिंक क्यों है?
उत्तर: कई SMD LED पैकेजों में, एक विद्युत पिन (आमतौर पर एनोड) भौतिक रूप से बड़ा होता है और चिप के नीचे स्थित थर्मल पैड से जुड़ा होता है। यह डिज़ाइन अर्धचालक जंक्शन से PCB तक गर्मी के प्रवाह के लिए कम प्रतिरोध पथ प्रदान करता है, जिससे तापीय प्रदर्शन में सुधार होता है।

प्रश्न: "JEDEC level 3 प्री-कंडीशनिंग से गुजरा है" का क्या अर्थ है?
उत्तर: इसका मतलब है कि प्रमाणन प्रक्रिया के दौरान, एलईडी को मानकीकृत नमी अवशोषण और रीफ्लो सिमुलेशन परीक्षण (JEDEC स्तर 3) से गुजारा गया है। यह सुनिश्चित करता है कि कारखाने के वातावरण में एक विशिष्ट समय (168 घंटे) के संपर्क में आने के बाद भी, वे सामान्य सोल्डर रीफ्लो प्रक्रिया की नमी और गर्मी को सहन कर सकते हैं।

11. व्यावहारिक अनुप्रयोग उदाहरण

परिदृश्य: वाहन सहायक उपकरण डैशबोर्ड प्रकाश व्यवस्था
एक डिजाइनर मरम्मत के बाद के ऑटोमोटिव सहायक उपकरण के लिए प्रकाशित नियंत्रण पैनल बना रहा है। उन्हें मोड चयन बटन के लिए एक टिकाऊ, चमकीले एम्बर रंग का संकेतक चाहिए। उन्होंने इस एलईडी का चयन किया क्योंकि यह ऑटोमोटिव वातावरण के लिए उपयुक्त है, इसका व्यापक देखने का कोण है (यह सुनिश्चित करता है कि विभिन्न ड्राइवर स्थितियों से दिखाई दे), और स्वचालित पीसीबी असेंबली के साथ संगत है। अपने डिजाइन में, उन्होंने:
1. 140 mA पर सेट एक स्थिर-धारा ड्राइवर IC का उपयोग किया, ताकि सभी इकाइयों की चमक समान रहे और मामूली Vf अंतरों की भरपाई हो सके।
2. ऊष्मा अपव्यय के लिए आंतरिक परतों में बड़े ग्राउंड प्लेन से जुड़ने वाले एनोड पैड के नीचे थर्मल वाया के एक सेट सहित, सटीक अनुशंसित पैड पैटर्न के अनुसार पीसीबी डिजाइन किया।
3. रंग (प्रमुख तरंगदैर्ध्य 620-624 nm) और उच्च चमक (9.0-11.2 cd) के सख्त नियंत्रण को सुनिश्चित करने के लिए आपूर्तिकर्ता को बिनिंग कोड F/EB/3 निर्दिष्ट किया।
4. निर्माण प्रक्रिया के दौरान J-STD-020 रीफ्लो प्रोफाइल का पालन किया, और MSL 2A घटकों के लिए उचित हैंडलिंग प्रक्रियाओं को लागू किया।

12. तकनीकी सिद्धांत परिचय

यह एलईडी सब्सट्रेट पर उगाए गए एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड (AlInGaP) अर्धचालक पदार्थ पर आधारित है। जब p-n जंक्शन पर फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं और वहां पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। उत्सर्जित प्रकाश की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (रंग) AlInGaP पदार्थ की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है, जिसे क्रिस्टल विकास प्रक्रिया के दौरान एम्बर प्रकाश (लगभग 612-624 nm) उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वाटर क्लियर एपॉक्सी रेजिन लेंस अर्धचालक चिप को एनकैप्सुलेट करता है, पर्यावरणीय सुरक्षा प्रदान करता है, और उत्सर्जित प्रकाश को वांछित विकिरण पैटर्न (इस मामले में 120 डिग्री व्यूइंग एंगल) में आकार देता है।

13. उद्योग प्रवृत्तियाँ एवं विकास

ऑटोमोटिव और सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए SMD एलईडी का समग्र रुझान उच्च प्रकाश दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन), बेहतर रंग स्थिरता और तापमान तथा जीवनकाल के दौरान स्थायित्व, और छोटे पैकेज में उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त करने की ओर है। साथ ही, थर्मल प्रदर्शन में सुधार के लिए उन्नत पैकेजिंग तकनीकों के व्यापक अपनाने को भी बढ़ावा दिया जा रहा है। एम्बर सिग्नल लाइट्स के लिए, AlInGaP अभी भी प्रमुख उच्च-दक्षता तकनीक बनी हुई है। पेरोव्स्काइट अर्धचालकों जैसी अगली पीढ़ी की सामग्रियों पर शोध भविष्य के संभावित अनुप्रयोगों के लिए जारी है, लेकिन अपनी सिद्ध विश्वसनीयता, प्रदर्शन और लागत प्रभावशीलता के कारण, AlInGaP के ऑटोमोटिव क्षेत्र में मुख्यधारा बने रहने की उम्मीद है।