SMD LED 42-21/BHC-AUW/1T विशिष्टता - नीला - 2.1x2.1x1.2mm - 3.3V - 20mA - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

The 42-21/BHC-AUW/1T एक कॉम्पैक्ट, सरफेस-माउंट LED है जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिन्हें विश्वसनीय, कम-शक्ति संकेतक या बैकलाइटिंग समाधान की आवश्यकता होती है। यह नीला LED InGaN चिप तकनीक का उपयोग करता है, जो वाटर-क्लियर रेजिन में एनकैप्सुलेटेड है, ताकि एक लघु फुटप्रिंट में सुसंगत प्रदर्शन प्रदान किया जा सके। इसके प्राथमिक लाभों में PCB पर महत्वपूर्ण स्थान बचत, उच्च पैकिंग घनत्व और स्वचालित असेंबली प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्तता शामिल है, जो इसे बड़े पैमाने पर विनिर्माण के लिए आदर्श बनाती है।

यह घटक RoHS, EU REACH और हैलोजन-मुक्त मानकों के साथ पूर्ण अनुपालन में है, जो पर्यावरणीय जिम्मेदारी और व्यापक बाजार स्वीकृति सुनिश्चित करता है। इसके हल्के निर्माण और छोटे आकार से छोटे, अधिक पोर्टेबल उपकरणों का डिजाइन संभव होता है।

2. तकनीकी विशिष्टताओं का गहन विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

डिवाइस की परिचालन सीमाएँ दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए परिभाषित की गई हैं। इन रेटिंग्स से अधिक होने पर स्थायी क्षति हो सकती है।

• Reverse Voltage (V_R): 5V. यदि रिवर्स वोल्टेज की स्थिति संभव हो तो एक सुरक्षात्मक सर्किट की सिफारिश की जाती है।
• Continuous Forward Current (I_F): 25mA. सामान्य संचालन स्थिति 20mA है।
• Peak Forward Current (I_FP): 100mA (Duty 1/10 @1KHz). Suitable for pulsed operation but not for DC.
• Power Dissipation (P_d): 95mW. This limit considers both electrical and thermal constraints.
• Operating & Storage Temperature: -40°C से +85°C / -40°C से +90°C. यह व्यापक सीमा औद्योगिक अनुप्रयोगों का समर्थन करती है।
• इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD): 150V (HBM). हैंडलिंग के दौरान मानक ESD सावधानियाँ आवश्यक हैं।
• सोल्डरिंग तापमान: रीफ्लो: 260°C, 10 सेकंड के लिए; हैंड: 350°C, 3 सेकंड के लिए। थर्मल क्षति को रोकने के लिए अनुपालन महत्वपूर्ण है।

2.2 Electro-Optical Characteristics (T_a=25°C)

These parameters define the LED's performance under standard test conditions (I_F=20mA).

• Luminous Intensity (I_v): 450 to 1800 mcd (millicandela). The wide range is managed through a binning system.
• Viewing Angle (2θ_1/2): 30 degrees (typical). This defines the angular spread of emitted light.
• Peak Wavelength (λ_p): 468 nm (typical). वह तरंगदैर्ध्य जिस पर वर्णक्रमीय शक्ति अधिकतम होती है।
• प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λ_d): 464.5 से 476.5 nm। यह प्रकाश का अनुभव किया गया रंग है, जिसकी सहनशीलता ±1nm है।
• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ): 25 nm (typical). The width of the emitted spectrum at half the maximum intensity.
• Forward Voltage (V_F): 2.7V to 3.7V, with a typical value of 3.3V at 20mA.
• Reverse Current (I_R): Maximum 50 µA at V_R=5V.

महत्वपूर्ण डिज़ाइन नोट: फॉरवर्ड वोल्टेज की एक सीमा होती है। एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर बिल्कुल अनिवार्य है मामूली आपूर्ति वोल्टेज उतार-चढ़ाव से थर्मल रनवे और बर्नआउट को रोकने के लिए। रोकनेवाला मान वास्तविक आपूर्ति वोल्टेज और अधिकतम अपेक्षित V के आधार पर गणना की जानी चाहिए।_F यह सुनिश्चित करने के लिए कि I_F 25mA से अधिक न हो।

3. बिनिंग सिस्टम स्पष्टीकरण

उत्पादन में रंग और चमक की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को बिन में वर्गीकृत किया जाता है। 42-21 दो स्वतंत्र बिनिंग प्रणालियों का उपयोग करता है।

3.1 Luminous Intensity Binning

LEDs को उनके I=20mA पर मापित प्रकाश उत्पादन के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।_Fपहचान के लिए बिन कोड अंकित किया जाता है।

• Bin U: 450 – 715 mcd
• Bin V: 715 – 1120 mcd
• Bin W: 1120 – 1800 mcd

Tolerance: ±11%

3.2 Dominant Wavelength Binning

एलईडी को उनके नीले रंग के सटीक शेड के आधार पर भी वर्गीकृत किया जाता है ताकि एक सरणी में रंग की एकरूपता बनी रहे।

• समूह A, बिन A9: 464.5 – 467.5 nm
• समूह A, बिन A10: 467.5 – 470.5 nm
• समूह A, बिन A11: 470.5 – 473.5 nm
• Group A, Bin A12: 473.5 – 476.5 nm

Tolerance: ±1nm

Design Implication: For applications requiring matched brightness or color (e.g., multi-LED backlights, status bars), specifying a single bin or requesting tight binning from the supplier is crucial.

4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

4.1 भौतिक आयाम

The LED has a compact SMD package. Key dimensions (tolerance ±0.1mm unless noted):

• पैकेज आकार: लगभग 2.1mm x 2.1mm.
• ऊंचाई: लगभग 1.2mm.
• कैथोड को पैकेज बॉडी पर एक विशिष्ट चिह्न द्वारा पहचाना जाता है।

4.2 Polarity Identification

सही ध्रुवता आवश्यक है। कैथोड टर्मिनल घटक के बॉडी पर स्पष्ट रूप से इंगित किया गया है। अनुशंसित PCB लैंड पैटर्न (फुटप्रिंट) को रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान उचित संरेखण सुनिश्चित करने के लिए इस डिज़ाइन को दर्पण करना चाहिए।

4.3 पैकेजिंग विशिष्टताएँ

एलईडी स्वचालित असेंबली के लिए उद्योग-मानक पैकेजिंग में आपूर्ति की जाती हैं:

• Carrier Tape: 8mm चौड़ाई, 7 इंच व्यास के रील पर।
• प्रति रील मात्रा: 1000 टुकड़े।
• नमी संवेदनशीलता: नमी अवशोषण को रोकने के लिए सिलिका जेल के साथ नमी-प्रतिरोधी एल्यूमीनियम बैग में पैक किया गया है, जो रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्न" क्रैकिंग का कारण बन सकता है।

रील लेबल में महत्वपूर्ण जानकारी होती है: उत्पाद संख्या (P/N), मात्रा (QTY), चमकदार तीव्रता बिन (CAT), प्रमुख तरंगदैर्ध्य बिन (HUE), अग्र वोल्टेज रैंक (REF), और लॉट नंबर (LOT No)।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

5.1 Reflow Soldering Profile

The component is compatible with infrared and vapor phase reflow processes. A lead-free (Pb-free) soldering profile is required:

• शीर्ष तापमान: अधिकतम 260°C.
• लिक्विडस से ऊपर समय: Recommended 30-60 seconds.
• Preheat: Gradual ramp-up to activate flux and minimize thermal shock.

Critical: एक ही LED असेंबली पर रीफ्लो सोल्डरिंग दो बार से अधिक नहीं की जानी चाहिए।

5.2 Hand Soldering

यदि मैन्युअल मरम्मत अपरिहार्य है, तो अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए:

• Iron Temperature: 350°C से कम।
• संपर्क समय: प्रति टर्मिनल 3 सेकंड या उससे कम।
• Iron Power: 25W से कम।
• विधि: दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए डबल-हेड सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें और सोल्डर जोड़ों पर यांत्रिक तनाव से बचें। किसी भी मरम्मत के बाद LED की कार्यक्षमता की पुष्टि करें।

5.3 Storage and Handling

• बैग खोलने से पहले: ≤30°C और ≤90% RH पर संग्रहित करें।
• बैग खोलने के बाद (फ्लोर लाइफ): 1 वर्ष ≤30°C और ≤60% RH पर। अनुपयोगी भागों को ताज़ा डिसिकेंट के साथ नमी-रोधी बैग में पुनः सील करना चाहिए।
• Baking: यदि बैग फ्लोर लाइफ से अधिक समय तक खुला रहता है या डिसिकेंट संतृप्त हो जाता है, तो नमी दूर करने के लिए रीफ्लो से पहले 60±5°C पर 24 घंटे तक बेक करें।
• सोल्डरिंग के बाद PCB को मोड़ें या विकृत न करें, क्योंकि इससे LED सोल्डर जोड़ों पर दबाव पड़ सकता है और विफलता हो सकती है।

6. अनुप्रयोग नोट्स और डिज़ाइन विचार

6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग

• इंस्ट्रूमेंट पैनल बैकलाइटिंग: डैशबोर्ड संकेतकों और स्विचों के लिए प्रकाश व्यवस्था।
• दूरसंचार उपकरण: फोन और फैक्स मशीनों में स्थिति संकेतक और कीपैड बैकलाइटिंग।
• एलसीडी बैकलाइटिंग: छोटे मोनोक्रोम या रंगीन एलसीडी के लिए एज या डायरेक्ट बैकलाइटिंग।
• सामान्य संकेत: पावर स्थिति, मोड संकेतक और अन्य उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस तत्व।

6.2 Circuit Design

ड्राइव सर्किट का सबसे महत्वपूर्ण पहलू श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर है। इसका मान (R_s) ओम के नियम का उपयोग करके गणना की जा सकती है: R_s = (V_supply - V_F) / I_F.

Example: For a 5V supply and using the maximum V_F 3.7V का उपयोग I पर सभी स्थितियों में सुरक्षित धारा सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है_F=20mA:
R_s = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohms.
निकटतम मानक मान (जैसे, 68 Ohms) का चयन किया जाएगा, और रोकनेवाला की शक्ति रेटिंग की जाँच की जानी चाहिए: P = I²R = (0.02)² * 68 = 0.0272W. एक मानक 1/10W (0.1W) रेसिस्टर इसके लिए पर्याप्त से अधिक है।

6.3 Thermal Management

हालांकि शक्ति क्षय कम है (अधिकतम 95mW), उचित PCB लेआउट दीर्घायु में सहायता करता है। LED पैड के चारों ओर हीट सिंक के रूप में कार्य करने के लिए पर्याप्त तांबे का क्षेत्र सुनिश्चित करें, खासकर यदि उच्च परिवेशी तापमान पर या अधिकतम धारा के निकट संचालित किया जा रहा हो।

6.4 अनुप्रयोग प्रतिबंध

यह मानक वाणिज्यिक-श्रेणी का LED उच्च-विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन या योग्य नहीं है, जहाँ विफलता सुरक्षा जोखिम या महत्वपूर्ण संपत्ति क्षति का कारण बन सकती है। इसमें शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं:

• Military, aerospace, or aviation safety systems.
• ऑटोमोटिव सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणालियाँ (जैसे, ब्रेक लाइट्स, एयरबैग संकेतक)।
• चिकित्सा जीवन-समर्थन या नैदानिक उपकरण।

ऐसे अनुप्रयोगों के लिए, उपयुक्त ऑटोमोटिव, सैन्य या चिकित्सा योग्यता वाले घटकों को प्राप्त किया जाना चाहिए। प्रदर्शन की गारंटी केवल इस दस्तावेज़ में उल्लिखित विशिष्टताओं के भीतर ही है।

7. तकनीकी तुलना और स्थिति

42-21 पैकेज आकार, प्रदर्शन और निर्माण क्षमता के बीच संतुलन का प्रतिनिधित्व करता है। बड़े लीड-फ्रेम एलईडी (जैसे, 3mm या 5mm थ्रू-होल प्रकार) की तुलना में, यह बोर्ड स्थान और वजन में भारी कमी प्रदान करता है, जिससे आधुनिक लघुकृत डिज़ाइन संभव होते हैं। छोटे चिप-स्केल पैकेज (CSP) की तुलना में, यह मानक एसएमटी उपकरण के साथ आसान हैंडलिंग प्रदान करता है और नियंत्रित प्रकाश वितरण (30-डिग्री व्यूइंग एंगल) के लिए एक ढला हुआ लेंस प्रदान करता है। इसकी 20mA ड्राइव करंट और 3.3V विशिष्ट V_F इसे एक साधारण रेसिस्टर के साथ सामान्य 3.3V और 5V लॉजिक सप्लाई के साथ सीधे संगत बनाएं।

8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

8.1 करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर अनिवार्य क्यों है?

LED वर्तमान-संचालित उपकरण हैं। उनकी V-I विशेषता घातीय है। नाममात्र V से परे वोल्टेज में थोड़ी सी वृद्धि_F करंट में एक बड़ी, संभावित रूप से विनाशकारी वृद्धि का कारण बनती है। एक श्रृंखला रोकनेवाला आपूर्ति वोल्टेज और LED करंट के बीच एक रैखिक, अनुमानित संबंध प्रदान करता है, जो स्थिर और सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करता है।

8.2 क्या मैं इस LED को सीधे एक माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन से चला सकता हूँ?

संभवतः, लेकिन सावधानी के साथ। कई GPIO पिन केवल 10-25mA स्रोत या सिंक कर सकते हैं। आपको अपने माइक्रोकंट्रोलर का डेटाशीट जांचना चाहिए। सीमा के भीतर होने पर भी, आपको अभी भी एक श्रृंखला रोकनेवाला की आवश्यकता है। अक्सर GPIO का उपयोग एक ट्रांजिस्टर (BJT या MOSFET) को नियंत्रित करने के लिए करना सुरक्षित होता है जो फिर LED को चलाता है, जिससे MCU को LED करंट लोड से अलग किया जाता है।

8.3 "वॉटर क्लियर" रेजिन का क्या अर्थ है?

इसका अर्थ है कि एनकैप्सुलेटिंग प्लास्टिक लेंस पारदर्शी है, फैला हुआ या रंगा हुआ नहीं। यह नीले InGaN चिप के वास्तविक रंग को देखने की अनुमति देता है, जो संभवतः उच्चतम प्रकाश उत्पादन और एक सुस्पष्ट, संकीर्ण दृश्य कोण प्रदान करता है।

8.4 रील लेबल पर बिन कोड की व्याख्या कैसे करें?

"CAT" कोड (U, V, W) आपको चमक की सीमा बताता है। "HUE" कोड (जैसे, A10) आपको प्रमुख तरंगदैर्ध्य सीमा बताता है। किसी उत्पाद में एक समान रूप-रंग के लिए, समान CAT और HUE बिन से LED ऑर्डर करें। "REF" कोड फॉरवर्ड वोल्टेज रैंकिंग दर्शाता है, जो सटीक करंट रेगुलेशन डिज़ाइन के लिए उपयोगी हो सकता है।

9. Practical Design Case Study

Scenario: Designing a compact USB-powered device with four blue status LEDs.

1. Power Source: USB 5V प्रदान करता है।
2. LED चयन: 42-21/BHC-AUW/1T, मध्यम चमक के लिए Bin V, सुसंगत नीले रंग के लिए Bin A11।
3. वर्तमान गणना: लक्ष्य I_F = 18mA (मार्जिन के लिए अधिकतम से थोड़ा कम)। अधिकतम V का उपयोग करें_F = 3.7V सबसे खराब स्थिति के लिए।
   R_s = (5V - 3.7V) / 0.018A ≈ 72.2Ω. 75Ω मानक प्रतिरोधक का उपयोग करें।
4. प्रति LED शक्ति: P_LED = 3.3V(typ) * 0.018A ≈ 59.4mW. 95mW सीमा के भीतर।
5. कुल धारा: 4 LEDs * 18mA = 72mA. एक मानक USB पोर्ट की 500mA क्षमता के भीतर।
6. PCB लेआउट: एलईडी को सही ध्रुवता के साथ लगाएं। ताप अपव्यय के लिए एलईडी पैड के नीचे और आसपास एक छोटा ग्राउंड पोर का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि रीफ्लो प्रोफाइल अनुशंसित 260°C पीक से मेल खाती है।
7. परिणाम: न्यूनतम बोर्ड स्थान और बिजली की खपत के साथ एक विश्वसनीय, लगातार चमकदार संकेतक प्रणाली।

10. संचालन सिद्धांत और प्रौद्योगिकी

यह LED इंडियम गैलियम नाइट्राइड (InGaN) से बनी एक अर्धचालक हेटरोस्ट्रक्चर पर आधारित है। जब p-n जंक्शन पर फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। उनके पुनर्संयोजन से ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। InGaN मिश्रधातु की विशिष्ट संरचना बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो सीधे उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) को परिभाषित करती है—इस मामले में, नीला (~468 nm)। वाटर-क्लियर एपॉक्सी रेजिन एनकैप्सुलेंट अर्धचालक चिप की सुरक्षा करता है, प्रकाश आउटपुट बीम को आकार देने के लिए एक लेंस के रूप में कार्य करता है (30-डिग्री व्यूइंग एंगल), और यांत्रिक स्थिरता प्रदान करता है।

11. उद्योग रुझान

42-21 जैसे SMD LED के लिए बाजार सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लघुरूपण द्वारा निरंतर संचालित हो रहा है। उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन) की ओर एक स्थिर प्रवृत्ति है, जो समान धारा पर अधिक चमकदार आउटपुट या कम शक्ति पर समान चमक प्रदान करती है, जिससे पोर्टेबल उपकरणों में बैटरी जीवन बढ़ता है। इसके अतिरिक्त, सख्त रंग और चमक बिनिंग की मांग बढ़ रही है क्योंकि फुल-कलर डिस्प्ले और परिवेश प्रकाश व्यवस्था जैसे अनुप्रयोगों को असाधारण एकरूपता की आवश्यकता होती है। नीले LED के लिए अंतर्निहित InGaN प्रौद्योगिकी परिपक्व है लेकिन दक्षता और विश्वसनीयता में क्रमिक सुधार जारी है। पैकेजिंग प्रौद्योगिकी भी विकसित हो रही है, जिसमें और भी पतले प्रोफाइल और बेहतर थर्मल प्रबंधन सामग्री की ओर रुझान हैं ताकि कॉम्पैक्ट स्थानों में उच्च शक्ति घनत्व को संभाला जा सके।