एसएमडी एलईडी 12-21/बीएचसी-एएन1पी2/2C डेटाशीट - नीला - 3.5V - 25mA - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

12-21/बीएचसी-एएन1पी2/2C एक सरफेस-माउंट डिवाइस (एसएमडी) लाइट-एमिटिंग डायोड (एलईडी) है जो नीला प्रकाश उत्पन्न करने के लिए इनगैन चिप तकनीक का उपयोग करता है। यह घटक आधुनिक, कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक असेंबली के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो बोर्ड स्पेस उपयोग और स्वचालित विनिर्माण प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस एलईडी का प्राथमिक लाभ इसका लघु 12-21 पैकेज फुटप्रिंट है, जो पारंपरिक लीड-फ्रेम प्रकार के एलईडी की तुलना में काफी छोटा है। यह छोटे मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) के डिजाइन, उच्च घटक पैकिंग घनत्व, कम भंडारण आवश्यकताओं और अंततः, अधिक कॉम्पैक्ट अंतिम-उपयोगकर्ता उपकरणों को सक्षम बनाता है। इसका हल्का निर्माण इसे पोर्टेबल और लघु अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। यह उत्पाद प्रमुख उद्योग मानकों जैसे RoHS, EU REACH के अनुरूप है और हैलोजन-मुक्त (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) है, जो इसे उपभोक्ता और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाता है।

1.2 अनुप्रयोग

विशिष्ट अनुप्रयोगों में इंस्ट्रूमेंट पैनल, स्विच और प्रतीकों के लिए बैकलाइटिंग; टेलीफोन और फैक्स मशीन जैसे दूरसंचार उपकरणों में संकेतक और बैकलाइटिंग; लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले (एलसीडी) के लिए फ्लैट बैकलाइटिंग; और सामान्य-उद्देश्य संकेतक उपयोग शामिल हैं।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

यह खंड डेटाशीट में निर्दिष्ट प्रमुख विद्युत, प्रकाशीय और तापीय पैरामीटरों का विस्तृत, वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करता है।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं पर या उससे परे संचालन की अनुशंसा नहीं की जाती है।

• रिवर्स वोल्टेज (V_R):5V. रिवर्स बायस में इस वोल्टेज से अधिक होने पर जंक्शन ब्रेकडाउन हो सकता है।
• निरंतर फॉरवर्ड करंट (I_F):25 mA. अधिकतम डीसी करंट जो लगातार लगाया जा सकता है।
• पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP):100 mA. यह केवल पल्स्ड स्थितियों (ड्यूटी साइकिल 1/10 @ 1kHz) के तहत अनुमेय है और डीसी संचालन के लिए उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।
• पावर डिसिपेशन (P_d):110 mW. पैकेज द्वारा अवशोषित की जा सकने वाली अधिकतम शक्ति, तापीय सीमाओं को ध्यान में रखते हुए, फॉरवर्ड वोल्टेज को फॉरवर्ड करंट से गुणा करके गणना की जाती है।
• इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ईएसडी) ह्यूमन बॉडी मॉडल (एचबीएम):150V. यह अपेक्षाकृत कम ईएसडी सहनशीलता है, जो इंगित करता है कि डिवाइस स्थैतिक बिजली के प्रति संवेदनशील है। असेंबली और हैंडलिंग के दौरान उचित ईएसडी हैंडलिंग प्रक्रियाएं अनिवार्य हैं।
• संचालन और भंडारण तापमान:-40°C से +85°C (संचालन), -40°C से +90°C (भंडारण)। यह विस्तृत सीमा विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।
• सोल्डरिंग तापमान:रीफ्लो सोल्डरिंग 260°C पीक तापमान पर अधिकतम 10 सेकंड के लिए निर्दिष्ट है। हैंड सोल्डरिंग प्रति टर्मिनल 3 सेकंड के लिए 350°C तक सीमित होनी चाहिए।

2.2 विद्युत-प्रकाशीय विशेषताएँ

ये पैरामीटर 25°C परिवेश तापमान और फॉरवर्ड करंट (I_F) 20 mA की मानक परीक्षण स्थिति पर मापे जाते हैं, जब तक कि अन्यथा न कहा गया हो।

• ल्यूमिनस इंटेंसिटी (I_v):28.5 mcd (न्यूनतम) से 72 mcd (अधिकतम) तक की सीमा में है, एक विशिष्ट मान निर्दिष्ट नहीं है। वास्तविक मान बिनिंग समूह (धारा 3 देखें) द्वारा निर्धारित किया जाता है। ±10% सहनशीलता नोट की गई है।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2):120 डिग्री (विशिष्ट)। यह विस्तृत व्यूइंग एंगल वाटर-क्लियर रेजिन डोम की विशेषता है, जो क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था और संकेतकों के लिए उपयुक्त एक व्यापक उत्सर्जन पैटर्न प्रदान करता है।
• पीक वेवलेंथ (λ_p):468 nm (विशिष्ट)। यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर स्पेक्ट्रल पावर वितरण अधिकतम होता है।
• डोमिनेंट वेवलेंथ (λ_d):470 nm (विशिष्ट)। यह वह एकल तरंगदैर्ध्य है जिसे मानव आँख द्वारा अनुभव किया जाता है, जो रंग को परिभाषित करता है। ±1 nm की सहनशीलता निर्दिष्ट है।
• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):35 nm (विशिष्ट)। यह अधिकतम तीव्रता (एफडब्ल्यूएचएम) के आधे पर उत्सर्जित स्पेक्ट्रम की चौड़ाई को परिभाषित करता है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):3.5V (विशिष्ट), 4.0V (अधिकतम) I_F=20mA पर। ±0.1V की सहनशीलता नोट की गई है। यह पैरामीटर करंट-लिमिटिंग सर्किटरी डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
• रिवर्स करंट (I_R):50 µA (अधिकतम) V_R=5V पर।

3. बिनिंग सिस्टम स्पष्टीकरण

एलईडी को प्रमुख प्रकाशीय और विद्युत पैरामीटरों के आधार पर वर्गीकृत (बिन किया गया) किया जाता है ताकि उत्पादन लॉट के भीतर स्थिरता सुनिश्चित हो सके। यह डिजाइनरों को उन भागों का चयन करने की अनुमति देता है जो विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

3.1 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बिनिंग

एलईडी को चार इंटेंसिटी बिन में समूहीकृत किया जाता है, जिन्हें कोड N1, N2, P1, और P2 द्वारा पहचाना जाता है। प्रत्येक बिन के लिए तीव्रता सीमा स्पष्ट रूप से परिभाषित है, जिसमें P2 उच्चतम आउटपुट समूह (57.0 - 72.0 mcd) का प्रतिनिधित्व करता है। बिनिंग तालिका में ल्यूमिनस इंटेंसिटी के लिए सहनशीलता ±11% नोट की गई है।

3.2 डोमिनेंट वेवलेंथ बिनिंग

नीला रंग डोमिनेंट वेवलेंथ बिनिंग के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। एलईडी को चार बिन में समूहीकृत किया जाता है: A9 (464.5-467.5 nm), A10 (467.5-470.5 nm), A11 (470.5-473.5 nm), और A12 (473.5-476.5 nm)। यह एक परिभाषित सीमा के भीतर रंग स्थिरता सुनिश्चित करता है। सहनशीलता ±1 nm है।

4. यांत्रिक और पैकेज जानकारी

4.1 पैकेज आयाम

डेटाशीट 12-21 एसएमडी पैकेज का विस्तृत आयामी चित्र प्रदान करती है। प्रमुख आयामों में समग्र लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई, साथ ही पैड स्पेसिंग और आकार शामिल हैं। सभी अनिर्दिष्ट सहनशीलताएं ±0.1 mm हैं। पोलैरिटी पैकेज पर एक मार्किंग द्वारा इंगित की जाती है, जो असेंबली के दौरान सही ओरिएंटेशन के लिए आवश्यक है।

4.2 पैकेजिंग प्रारूप

एलईडी नमी-प्रतिरोधी पैकेजिंग में आपूर्ति की जाती हैं। उन्हें 8mm चौड़ी कैरियर टेप में रखा जाता है, जो 7-इंच व्यास के रील पर लपेटी जाती है। प्रत्येक रील में 2000 टुकड़े होते हैं। पैकेजिंग में एक डिसिकेंट शामिल होता है और इसे एल्यूमीनियम नमी-रोधी बैग के भीतर सील किया जाता है ताकि भंडारण और परिवहन के दौरान घटकों को परिवेशी आर्द्रता से बचाया जा सके।

5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

विश्वसनीयता सुनिश्चित करने और इन संवेदनशील घटकों को क्षति से बचाने के लिए उचित हैंडलिंग महत्वपूर्ण है।

5.1 भंडारण और नमी संवेदनशीलता

यह उत्पाद नमी-संवेदनशील है। अनओपन्ड बैग को 30°C/90%RH या उससे कम पर संग्रहित किया जाना चाहिए। एक बार खोलने के बाद, घटकों की 30°C/60%RH या उससे कम की स्थितियों में 168 घंटे (7 दिन) की "फ्लोर लाइफ" होती है। यदि इस समय के भीतर उपयोग नहीं किया जाता है, या यदि डिसिकेंट इंडिकेटर संतृप्ति दिखाता है, तो एलईडी को उपयोग से पहले 60 ± 5°C पर 24 घंटे के लिए बेक किया जाना चाहिए ताकि अवशोषित नमी को हटाया जा सके और रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्निंग" को रोका जा सके।

5.2 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल

एक विस्तृत लीड-मुक्त रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफाइल प्रदान की गई है:

• प्री-हीटिंग:150-200°C 60-120 सेकंड के लिए।
• लिक्विडस (217°C) से ऊपर का समय:60-150 सेकंड।
• पीक तापमान:260°C अधिकतम, अधिकतम 10 सेकंड के लिए रखा गया।
• हीटिंग दर:अधिकतम 6°C/सेकंड।
• 255°C से ऊपर का समय:अधिकतम 30 सेकंड।
• कूलिंग दर:अधिकतम 3°C/सेकंड।

रीफ्लो सोल्डरिंग दो बार से अधिक नहीं की जानी चाहिए। हीटिंग के दौरान एलईडी बॉडी पर तनाव से बचना चाहिए।

5.3 हैंड सोल्डरिंग और मरम्मत

यदि हैंड सोल्डरिंग आवश्यक है, तो इसे सोल्डरिंग आयरन टिप तापमान 350°C से नीचे के साथ किया जाना चाहिए, प्रति टर्मिनल 3 सेकंड से अधिक नहीं लगाया जाना चाहिए। सोल्डरिंग आयरन पावर 25W या उससे कम होनी चाहिए। प्रत्येक टर्मिनल को सोल्डर करने के बीच कम से कम 2 सेकंड का अंतराल छोड़ा जाना चाहिए। सोल्डरिंग के बाद मरम्मत की दृढ़ता से अनुशंसा नहीं की जाती है। यदि यह बिल्कुल अपरिहार्य है, तो दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए डबल-हेड सोल्डरिंग आयरन का उपयोग किया जाना चाहिए, जिससे एलईडी चिप पर तापीय और यांत्रिक तनाव को रोका जा सके।

6. अनुप्रयोग सुझाव और डिजाइन विचार

6.1 करंट लिमिटिंग अनिवार्य है

डेटाशीट स्पष्ट रूप से चेतावनी देती है कि एक बाहरी करंट-लिमिटिंग रेसिस्टरआवश्यक है। एलईडी एक गैर-रेखीय, घातीय करंट-वोल्टेज संबंध प्रदर्शित करते हैं। विशिष्ट मान से परे फॉरवर्ड वोल्टेज में एक छोटी सी वृद्धि करंट में एक बड़ी, संभावित रूप से विनाशकारी वृद्धि का कारण बन सकती है। रेसिस्टर मान (R) ओम के नियम का उपयोग करके गणना की जा सकती है: R = (सप्लाई वोल्टेज - V_F) / I_F। एक रूढ़िवादी डिजाइन के लिए हमेशा डेटाशीट से अधिकतम V_Fका उपयोग करें।

6.2 थर्मल प्रबंधन

हालांकि पैकेज छोटा है, पावर डिसिपेशन (110 mW तक) गर्मी उत्पन्न करता है। इष्टतम दीर्घायु और स्थिर प्रकाश आउटपुट के लिए, पीसीबी डिजाइन में पर्याप्त थर्मल रिलीफ सुनिश्चित करें। इसमें उचित आकार के कॉपर पैड का उपयोग करना और, यदि संभव हो तो, गर्मी को अन्य बोर्ड परतों में फैलाने के लिए थर्मल वाया शामिल है।

6.3 ईएसडी सुरक्षा

केवल 150V की ईएसडी एचबीएम रेटिंग के साथ, यह घटक अत्यधिक संवेदनशील है। ईएसडी-सुरक्षित वर्कस्टेशन लागू करें, ग्राउंडेड रिस्ट स्ट्रैप का उपयोग करें, और घटकों को कंडक्टिव कंटेनर में परिवहन करें। यदि एलईडी ईएसडी घटनाओं के प्रति संवेदनशील बाहरी इंटरफेस से जुड़ा है, तो पीसीबी पर ट्रांजिएंट वोल्टेज सप्रेशन (टीवीएस) डायोड या अन्य सुरक्षा सर्किट जोड़ने पर विचार करें।

7. तकनीकी तुलना और विभेदन

12-21 पैकेज आकार और हैंडलिंग में आसानी के बीच संतुलन प्रदान करता है। बड़े एसएमडी एलईडी (जैसे, 3528, 5050) की तुलना में, यह महत्वपूर्ण बोर्ड स्पेस बचाता है। छोटे चिप-स्केल पैकेज (सीएसपी) की तुलना में, यह आम तौर पर असेंबल करने और दृश्य रूप से निरीक्षण करने में आसान होता है। इसका विस्तृत 120-डिग्री व्यूइंग एंगल इसे संकीर्ण-बीम एलईडी से अलग करता है, जिससे यह क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था के लिए फोकस्ड स्पॉट लाइटिंग की तुलना में बेहतर रूप से उपयुक्त होता है। डिफ्यूज्ड रेजिन के विपरीत, वाटर-क्लियर रेजिन उच्च प्रकाश आउटपुट दक्षता प्रदान करता है लेकिन एक चमकीले बिंदु स्रोत के रूप में प्रकट हो सकता है।

8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी पैरामीटर के आधार पर)

8.1 क्या मैं उच्च चमक के लिए इस एलईडी को 30 mA पर चला सकता हूँ?

No.निरंतर फॉरवर्ड करंट (I_F) के लिए पूर्ण अधिकतम रेटिंग 25 mA है। इस रेटिंग से अधिक होने पर एलईडी के जीवनकाल में कमी आएगी और सेमीकंडक्टर जंक्शन के भीतर ओवरहीटिंग या इलेक्ट्रोमाइग्रेशन के कारण तत्काल विफलता हो सकती है।

8.2 फॉरवर्ड वोल्टेज 3.5V क्यों है जबकि अन्य नीले एलईडी लगभग 3.0V के आसपास हैं?

फॉरवर्ड वोल्टेज सेमीकंडक्टर सामग्री (इनगैन) और चिप की विशिष्ट एपिटैक्सियल संरचना की एक विशेषता है। 3.5V का V_Fनीले इनगैन एलईडी के लिए विशिष्ट सीमा के भीतर है। इसका पावर सप्लाई डिजाइन में ध्यान रखा जाना चाहिए।

8.3 यदि मैं नमी संवेदनशीलता निर्देशों का पालन नहीं करता हूं तो क्या होगा?

एमएसएल (मॉइस्चर सेंसिटिविटी लेवल) निर्देशों की अनदेखी करने से रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्निंग" या डिलैमिनेशन हो सकता है। अवशोषित नमी गर्म होने पर तेजी से भाप में बदल जाती है, जिससे आंतरिक दबाव बनता है जो एलईडी रेजिन को तोड़ सकता है या आंतरिक वायर बॉन्ड को नुकसान पहुंचा सकता है, जिससे तत्काल या अव्यक्त विफलता हो सकती है।

9. व्यावहारिक डिजाइन और उपयोग केस

परिदृश्य: एक पोर्टेबल डिवाइस के लिए स्टेटस इंडिकेटर डिजाइन करना।12-21 एलईडी इसके छोटे आकार और कम बिजली की खपत के कारण एक उत्कृष्ट विकल्प है। डिजाइनर अच्छी दृश्यता सुनिश्चित करने के लिए ल्यूमिनस इंटेंसिटी के लिए बिन P1 (45-57 mcd) और एक सुसंगत नीले रंग के लिए डोमिनेंट वेवलेंथ के लिए बिन A10 (467.5-470.5 nm) का चयन करता है। 3.3V सिस्टम वोल्टेज का उपयोग किया जाता है। सीरीज रेसिस्टर की गणना: R = (3.3V - 4.0V_max) / 0.020A। यह एक नकारात्मक मान देता है, जो इंगित करता है कि 3.3V अधिकतम V_Fको पार करने के लिए अपर्याप्त है। इसलिए, एक उच्च सप्लाई वोल्टेज (जैसे, 5V) का उपयोग किया जाना चाहिए: R = (5.0V - 4.0V) / 0.020A = 50 ओम। एक मानक 51-ओम रेसिस्टर का चयन किया जाता है। पीसीबी लेआउट में इंडिकेटर सिग्नल लाइन पर ईएसडी सुरक्षा डायोड और ग्राउंड प्लेन से जुड़े थर्मल रिलीफ पैड शामिल हैं।

10. संचालन सिद्धांत और प्रौद्योगिकी रुझान

10.1 मूल संचालन सिद्धांत

यह एलईडी इंडियम गैलियम नाइट्राइड (इनगैन) से बने एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन पर आधारित है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट किए जाते हैं जहां वे पुनर्संयोजित होते हैं। इस पुनर्संयोजन के दौरान मुक्त ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में उत्सर्जित होती है। इनगैन मिश्र धातु की विशिष्ट संरचना बैंडगैप ऊर्जा और इस प्रकार उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) निर्धारित करती है, जो इस मामले में नीले स्पेक्ट्रम (~470 nm) में है।

10.2 उद्योग रुझान

एसएमडी एलईडी में रुझान उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन), छोटे पैकेज आकार और बेहतर विश्वसनीयता की ओर जारी है। उच्च रंग स्थिरता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों, जैसे फुल-कलर डिस्प्ले और आर्किटेक्चरल लाइटिंग की मांगों को पूरा करने के लिए रंग और तीव्रता के लिए कड़े बिनिंग सहनशीलता पर भी ध्यान केंद्रित है। लघुकरण का प्रयास और भी छोटे पैकेज और चिप-स्केल पैकेजिंग (सीएसपी) प्रौद्योगिकियों के विकास का समर्थन करता है। इसके अलावा, नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स को सीधे एलईडी डाई के साथ एकीकृत करना (जैसे, इंटेलिजेंट एलईडी) विकास का एक चल रहा क्षेत्र है।