एसएमडी एलईडी ऑरेंज एलिनगैप चिप डेटाशीट - ईआईए पैकेज - 20mA - 2.4V - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक उच्च-प्रदर्शन, सतह-माउंट डिवाइस (एसएमडी) लाइट एमिटिंग डायोड (एलईडी) के लिए विशिष्टताओं का विवरण देता है। यह डिवाइस नारंगी प्रकाश उत्पन्न करने के लिए अल्ट्रा ब्राइट एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड (एलिनगैप) सेमीकंडक्टर चिप का उपयोग करता है। इसे बेहतर प्रकाश उत्पादन और देखने के कोण के लिए एक गुंबददार लेंस के साथ डिज़ाइन किया गया है। एलईडी को एक मानक ईआईए-अनुपालन प्रारूप में पैक किया गया है, जो 7-इंच व्यास के रील पर लपेटी गई 8mm टेप पर आपूर्ति की जाती है, जिससे यह स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली उपकरणों के साथ पूरी तरह संगत है। इसे एक ग्रीन प्रोडक्ट के रूप में वर्गीकृत किया गया है और यह RoHS (खतरनाक पदार्थों पर प्रतिबंध) निर्देशों का अनुपालन करता है।

1.1 मुख्य लाभ

इस एलईडी के प्राथमिक लाभ इसकी एलिनगैप चिप तकनीक से आते हैं, जो नारंगी तरंगदैर्ध्य के लिए उच्च दीप्तिमान दक्षता और उत्कृष्ट रंग शुद्धता प्रदान करती है। गुंबददार लेंस पैकेज प्रकाश निष्कर्षण को और बेहतर बनाता है और एक सुसंगत देखने का कोण प्रदान करता है। मानक इन्फ्रारेड (आईआर) और वेपर फेज रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं, साथ ही वेव सोल्डरिंग के साथ इसकी संगतता, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण लाइनों में लचीले एकीकरण की अनुमति देती है। यह डिवाइस आई.सी. (इंटीग्रेटेड सर्किट) संगत भी है, जो ड्राइव सर्किट डिज़ाइन को सरल बनाता है।

2. तकनीकी मापदंडों का गहन उद्देश्यपूर्ण व्याख्या

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

डिवाइस की परिचालन सीमाएँ 25°C के परिवेश तापमान (Ta) के तहत परिभाषित की गई हैं। अधिकतम निरंतर डीसी फॉरवर्ड करंट 30 mA है। पल्स ऑपरेशन के लिए, 1/10 ड्यूटी साइकिल और 0.1ms पल्स चौड़ाई के तहत 80 mA का पीक फॉरवर्ड करंट अनुमेय है। अधिकतम पावर डिसिपेशन 75 mW है। डिवाइस 5 V तक के रिवर्स वोल्टेज को सहन कर सकता है। ऑपरेटिंग और भंडारण तापमान सीमा -55°C से +85°C तक निर्दिष्ट है। सोल्डरिंग के लिए, यह 260°C पर 5 सेकंड के लिए वेव या इन्फ्रारेड रीफ्लो, या 215°C पर 3 मिनट के लिए वेपर फेज रीफ्लो को सहन कर सकता है। 50°C से ऊपर फॉरवर्ड करंट के लिए 0.4 mA/°C का डीरेटिंग फैक्टर लागू होता है।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

मुख्य प्रदर्शन मापदंड Ta=25°C और फॉरवर्ड करंट (IF) 20 mA पर मापे जाते हैं। दीप्तिमान तीव्रता (Iv) का विशिष्ट मान 1200 mcd (मिलिकैंडेला) है जिसका न्यूनतम 450 mcd है। देखने का कोण (2θ1/2), जिसे पूर्ण कोण के रूप में परिभाषित किया गया है जिस पर तीव्रता अपने अक्षीय मान से आधी हो जाती है, 25 डिग्री है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd), जो अनुभूत रंग को परिभाषित करता है, 600 nm से 610 nm तक होता है जिसका विशिष्ट मान 605 nm है। पीक उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λp) विशिष्ट रूप से 611 nm है, और स्पेक्ट्रल लाइन आधी-चौड़ाई (Δλ) 17 nm है, जो अपेक्षाकृत संकीर्ण रंग स्पेक्ट्रम को इंगित करता है। फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) विशिष्ट रूप से 2.0 V है जिसका अधिकतम 20 mA पर 2.4 V है। रिवर्स करंट (IR) रिवर्स वोल्टेज (VR) 5V पर अधिकतम 10 μA है। डिवाइस कैपेसिटेंस (C) विशिष्ट रूप से 0V और 1 MHz पर मापा गया 40 pF है।

3. बिनिंग सिस्टम स्पष्टीकरण

एलईडी को अनुप्रयोग में स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए मुख्य ऑप्टिकल मापदंडों के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है। यह बिनिंग डिजाइनरों को उन भागों का चयन करने की अनुमति देता है जो विशिष्ट चमक और रंग आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

3.1 दीप्तिमान तीव्रता बिनिंग

दीप्तिमान तीव्रता IF=20mA के परीक्षण स्थिति पर बिन की जाती है। बिन कोड और उनकी संबंधित सीमाएँ हैं: U (450-710 mcd), V (710-1120 mcd), W (1120-1800 mcd), X (1800-2800 mcd), और Y (2800-4500 mcd)। प्रत्येक तीव्रता बिन पर +/-15% का सहनशीलता लागू होता है।

3.2 प्रमुख तरंगदैर्ध्य बिनिंग

प्रमुख तरंगदैर्ध्य भी IF=20mA पर बिन किया जाता है। बिन कोड हैं: 1 (600-605 nm) और 2 (605-610 nm)। प्रत्येक प्रमुख तरंगदैर्ध्य बिन के लिए +/- 1 nm की कड़ी सहनशीलता निर्दिष्ट है, जो सटीक रंग नियंत्रण सुनिश्चित करती है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट विशिष्ट विशेषता वक्रों का संदर्भ देती है जो विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस व्यवहार को समझने के लिए आवश्यक हैं। ये वक्र, जो विशिष्ट रूप से प्लॉट किए जाते हैं, फॉरवर्ड करंट और दीप्तिमान तीव्रता (I-Iv वक्र), फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट (I-V वक्र), और परिवेश तापमान के साथ दीप्तिमान तीव्रता में भिन्नता को दर्शाएंगे। स्पेक्ट्रल वितरण वक्र 611 nm पीक के आसपास केंद्रित तरंगदैर्ध्य में सापेक्ष प्रकाश उत्पादन दिखाता है। इन वक्रों का विश्लेषण सुसंगत प्रदर्शन बनाए रखने के लिए उपयुक्त करंट ड्राइवर और थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम डिजाइन करने में मदद करता है।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

5.1 पैकेज आयाम

एलईडी एक मानक ईआईए पैकेज में रखा गया है। विस्तृत आयामी चित्र प्रदान किए गए हैं, जिनमें सभी माप मिलीमीटर में हैं। सहनशीलता विशिष्ट रूप से ±0.10 mm है जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो। पैकेज में वॉटर-क्लियर सामग्री से निर्मित एक गुंबददार लेंस सुविधा है।

5.2 ध्रुवीयता पहचान और पैड डिजाइन

डेटाशीट में एक प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) पर सुझाए गए सोल्डरिंग पैड आयामों के लिए एक आरेख शामिल है। यह लेआउट रीफ्लो के दौरान उचित सोल्डर जोड़ गठन, यांत्रिक स्थिरता और थर्मल डिसिपेशन सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। आरेख सही विद्युत अभिविन्यास के लिए एनोड और कैथोड कनेक्शन को भी स्पष्ट रूप से इंगित करता है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल

दो सुझाई गई इन्फ्रारेड (आईआर) रीफ्लो प्रोफाइल प्रदान की गई हैं: एक सामान्य (टिन-लेड) सोल्डर प्रक्रिया के लिए और एक लीड-मुक्त सोल्डर प्रक्रिया के लिए। लीड-मुक्त प्रोफाइल विशेष रूप से SnAgCu (टिन-सिल्वर-कॉपर) सोल्डर पेस्ट के साथ उपयोग के लिए अनुशंसित है। ये प्रोफाइल सोल्डरिंग के दौरान समय-तापमान संबंध को परिभाषित करती हैं, जिसमें प्रीहीट, सोक, रीफ्लो पीक और कूलिंग चरण शामिल हैं, ताकि थर्मल शॉक को रोका जा सके और एलईडी को नुकसान पहुंचाए बिना विश्वसनीय सोल्डर जोड़ सुनिश्चित किया जा सके।

6.2 सफाई और भंडारण

यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई आवश्यक है, तो केवल निर्दिष्ट रसायनों का उपयोग किया जाना चाहिए। एलईडी को सामान्य तापमान पर एथिल अल्कोहल या आइसोप्रोपाइल अल्कोहल में एक मिनट से कम समय के लिए डुबाने की सिफारिश की जाती है। अनिर्दिष्ट रसायन पैकेज को नुकसान पहुंचा सकते हैं। भंडारण के लिए, एलईडी को 30°C और 70% सापेक्ष आर्द्रता से अधिक नहीं के वातावरण में रखा जाना चाहिए। अपने मूल नमी-अवरोधक पैकेजिंग से निकाले गए घटकों को एक सप्ताह के भीतर रीफ्लो-सोल्डर किया जाना चाहिए। मूल पैक के बाहर लंबे समय तक भंडारण के लिए, उन्हें डिसिकेंट के साथ एक सील कंटेनर में या नाइट्रोजन वातावरण में रखा जाना चाहिए और उपयोग से पहले बेक किया जाना चाहिए।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

एलईडी 8mm कैरियर टेप पर आपूर्ति की जाती है जिसे टॉप कवर टेप से सील किया जाता है। टेप को मानक 7-इंच (178 mm) व्यास के रील पर लपेटा जाता है। प्रत्येक पूर्ण रील में 1500 टुकड़े होते हैं। एक पूर्ण रील से कम मात्रा के लिए, शेष लॉट के लिए न्यूनतम पैकिंग मात्रा 500 टुकड़े लागू होती है। पैकेजिंग ANSI/EIA 481-1-A-1994 विशिष्टताओं के अनुरूप है। प्रति रील अधिकतम दो लगातार लापता घटक (खाली पॉकेट) की अनुमति है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह उच्च चमक वाला नारंगी एलईडी स्पष्ट, जीवंत संकेतक रोशनी की आवश्यकता वाले विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। सामान्य उपयोगों में कार्यालय उपकरण (प्रिंटर, राउटर), संचार उपकरण, घरेलू उपकरण, नियंत्रण पैनल और ऑटोमोटिव आंतरिक प्रकाश व्यवस्था पर स्थिति संकेतक शामिल हैं। स्वचालित प्लेसमेंट के साथ इसकी संगतता इसे उच्च मात्रा वाले उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आदर्श बनाती है।

8.2 डिजाइन विचार और ड्राइव विधि

एलईडी करंट-संचालित डिवाइस हैं। समानांतर में कई एलईडी चलाते समय एक समान चमक सुनिश्चित करने के लिए, प्रत्येक व्यक्तिगत एलईडी (सर्किट मॉडल ए) के साथ श्रृंखला में एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करने की दृढ़ता से अनुशंसा की जाती है। व्यक्तिगत रेसिस्टर के बिना समानांतर में एलईडी चलाना (सर्किट मॉडल बी) अनुशंसित नहीं है, क्योंकि एलईडी के बीच फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) विशेषताओं में मामूली भिन्नता करंट शेयरिंग में महत्वपूर्ण अंतर पैदा कर सकती है और परिणामस्वरूप, असमान चमक हो सकती है। ड्राइव सर्किट को पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स, विशेष रूप से निरंतर फॉरवर्ड करंट के भीतर काम करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

8.3 इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ईएसडी) सुरक्षा

एलईडी इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ईएसडी) के प्रति संवेदनशील है, जो तत्काल या अव्यक्त क्षति का कारण बन सकता है, जिससे विफलता या प्रदर्शन में गिरावट आ सकती है। ईएसडी क्षति को रोकने के लिए: कर्मियों को चालक कलाई पट्टियाँ या एंटी-स्टेटिक दस्ताने पहनने चाहिए; सभी उपकरण, कार्यक्षेत्र और भंडारण रैक ठीक से ग्राउंडेड होने चाहिए; और हैंडलिंग के दौरान प्लास्टिक लेंस पर जमा हो सकने वाले स्थैतिक आवेशों को बेअसर करने के लिए एक आयनाइज़र (आयन ब्लोअर) का उपयोग किया जाना चाहिए। ईएसडी-क्षतिग्रस्त एलईडी उच्च रिवर्स लीकेज करंट जैसी असामान्य विशेषताएं प्रदर्शित कर सकते हैं।

9. तकनीकी तुलना और विभेदन

इस उत्पाद का मुख्य विभेदक नारंगी उत्सर्जन के लिए एलिनगैप चिप तकनीक का उपयोग है। पुरानी तकनीकों की तुलना में, एलिनगैप उत्कृष्ट दीप्तिमान प्रभावकारिता और थर्मल स्थिरता प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च चमक और इसके जीवनकाल और तापमान भिन्नताओं में अधिक सुसंगत रंग उत्पादन होता है। गुंबददार लेंस डिजाइन फ्लैट-लेंस या साइड-व्यू पैकेजों की तुलना में व्यापक और अधिक समान देखने का कोण प्रदान करता है। मानक रीफ्लो प्रोफाइल (लीडेड और लीड-मुक्त दोनों) के साथ इसका पूर्ण अनुपालन विशेष कम तापमान प्रक्रियाओं की आवश्यकता वाले डिवाइसों की तुलना में अधिक विनिर्माण लचीलापन प्रदान करता है।

10. तकनीकी मापदंडों पर आधारित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: प्रमुख तरंगदैर्ध्य और शिखर तरंगदैर्ध्य में क्या अंतर है?

उत्तर: प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) सीआईई क्रोमैटिसिटी आरेख से प्राप्त होता है और उस एकल तरंगदैर्ध्य का प्रतिनिधित्व करता है जो मानव आंख को प्रकाश के अनुभूत रंग से सबसे अच्छा मेल खाता है। शिखर तरंगदैर्ध्य (λp) वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर स्पेक्ट्रल पावर वितरण अधिकतम होता है। वे अक्सर करीब होते हैं लेकिन समान नहीं होते।

प्रश्न: क्या मैं इस एलईडी को 30 mA पर लगातार चला सकता हूँ?

उत्तर: हालांकि पूर्ण अधिकतम डीसी फॉरवर्ड करंट 30 mA है, इस सीमा पर काम करने से दीर्घकालिक विश्वसनीयता कम हो सकती है और जंक्शन तापमान बढ़ सकता है। इष्टतम जीवनकाल और स्थिरता के लिए, सर्किट को 20 mA की विशिष्ट परीक्षण स्थिति पर या उससे नीचे काम करने के लिए डिजाइन करना उचित है, यदि परिवेश तापमान 25°C से अधिक हो तो उचित डीरेटिंग लागू करना।

प्रश्न: समानांतर में प्रत्येक एलईडी के लिए एक श्रृंखला रेसिस्टर क्यों आवश्यक है?

उत्तर: एलईडी के फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) में उत्पादन सहनशीलता होती है। व्यक्तिगत रेसिस्टर के बिना, थोड़ा कम Vf वाले एलईडी समानांतर विन्यास में अपने पड़ोसियों की तुलना में असमान रूप से अधिक करंट खींचेंगे, जिससे चमक बेमेल और कम-Vf डिवाइस की संभावित ओवरकरंट विफलता हो सकती है। रेसिस्टर एक करंट बैलस्ट के रूप में कार्य करता है।

11. व्यावहारिक डिजाइन और उपयोग मामला

परिदृश्य: एक बहु-संकेतक स्थिति पैनल डिजाइन करना।एक डिजाइनर को एक नियंत्रण पैनल पर 10 समान नारंगी संकेतकों की आवश्यकता है। वे स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एक ही तीव्रता बिन (जैसे, V बिन: 710-1120 mcd) और तरंगदैर्ध्य बिन (जैसे, बिन 2: 605-610 nm) से एलईडी का चयन करते हैं। बिजली आपूर्ति 5V है। 20mA पर विशिष्ट Vf 2.0V का उपयोग करते हुए, आवश्यक श्रृंखला रेसिस्टर मान की गणना R = (Vsupply - Vf) / If = (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 ओम के रूप में की जाती है। रेसिस्टर में पावर डिसिपेशन P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W है, इसलिए एक मानक 1/8W या 1/4W रेसिस्टर पर्याप्त है। दस समान सर्किट, प्रत्येक में एक एलईडी और एक 150-ओम रेसिस्टर, 5V रेल से समानांतर में जुड़े हुए हैं। पीसीबी लेआउट अनुशंसित पैड आयामों का उपयोग करता है, और असेंबली लीड-मुक्त आईआर रीफ्लो प्रोफाइल का पालन करती है।

12. सिद्धांत परिचय

इस एलईडी में प्रकाश उत्सर्जन एक सेमीकंडक्टर में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस पर आधारित है। एलिनगैप चिप में एल्यूमीनियम, इंडियम, गैलियम और फॉस्फाइड यौगिकों की कई परतें होती हैं जो एक p-n जंक्शन बनाती हैं। जब एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं और सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं। इस पुनर्संयोजन के दौरान जारी ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में उत्सर्जित होती है। एलिनगैप मिश्र धातु की विशिष्ट संरचना बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो सीधे उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) से संबंधित होती है—इस मामले में, नारंगी (~605 nm)। गुंबददार एपॉक्सी लेंस सेमीकंडक्टर चिप की रक्षा करने, आंतरिक प्रतिबिंब को कम करके प्रकाश निष्कर्षण दक्षता में सुधार करने और निर्दिष्ट देखने के कोण में बीम को आकार देने का कार्य करता है।

13. विकास प्रवृत्तियाँ

संकेतक-प्रकार एसएमडी एलईडी में प्रवृत्ति उच्च दक्षता की ओर जारी है, जो कम ड्राइव करंट पर समान चमक की अनुमति देती है, जिससे बिजली की खपत और ऊष्मा उत्पादन कम होता है। पूर्ण-रंग डिस्प्ले और ऑटोमोटिव प्रकाश व्यवस्था जैसे अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करने के लिए बेहतर रंग स्थिरता और कड़ी बिनिंग सहनशीलता के लिए भी एक धक्का है। पैकेजिंग कठोर परिस्थितियों (उच्च तापमान, आर्द्रता) के तहत उच्च विश्वसनीयता और और भी आक्रामक सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगतता प्रदान करने के लिए विकसित हो रही है। इसके अलावा, हैंडलिंग और असेंबली के दौरान मजबूती बढ़ाने के लिए एलईडी पैकेज के भीतर ईएसडी सुरक्षा डायोड का एकीकरण अधिक सामान्य होता जा रहा है।