SMD LED 0201 Red AlInGaP डेटाशीट - आयाम 0.6x0.3x0.25mm - वोल्टेज 1.7-2.4V - पावर 72mW - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ 0201 पैकेज आकार में एक लघु सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) के विनिर्देशों का विवरण देता है। यह डिवाइस लाल प्रकाश उत्पादन के लिए अल्युमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड (AlInGaP) तकनीक का उपयोग करता है। इसका अत्यंत कॉम्पैक्ट आकार इसे स्वचालित मुद्रित सर्किट बोर्ड (PCB) असेंबली प्रक्रियाओं और ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है जहां स्थान की कमी होती है।

1.1 मुख्य लाभ

• अति लघु फुटप्रिंट: 0201 पैकेज मानकीकृत SMD LED फुटप्रिंट्स में सबसे छोटे में से एक है, जो उच्च-घनत्व PCB डिज़ाइन को सक्षम बनाता है।
• स्वचालन संगतता: उच्च-गति स्वचालित पिक-एंड-प्लेस उपकरण और मानक इन्फ्रारेड (आईआर) रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगतता के लिए डिज़ाइन किया गया।
• RoHS अनुपालन: यह उपकरण हानिकारक पदार्थ प्रतिबंध (RoHS) निर्देशों का अनुपालन करने के लिए निर्मित है।
• IC अनुकूलता: विद्युत विशेषताएँ एकीकृत सर्किट आउटपुट के साथ सीधे इंटरफेसिंग की अनुमति देती हैं।

1.2 लक्षित बाजार और अनुप्रयोग

यह एलईडी उपभोक्ता और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए है जहाँ छोटे आकार और विश्वसनीय संकेतन की आवश्यकता होती है।

• पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स: मोबाइल फोन, टैबलेट, लैपटॉप और वियरेबल डिवाइस में स्थिति संकेतक।
• Network & Communication Equipment: राउटर, स्विच और मॉडेम पर लिंक/गतिविधि संकेतक.
• होम Appliances & Office Automation: पावर, मोड, या फ़ंक्शन संकेतक।
• फ्रंट पैनल बैकलाइटिंग: प्रतीकों, आइकनों, या बटनों के लिए प्रकाश व्यवस्था।
• सामान्य स्थिति/संकेत प्रकाशक: कोई भी अनुप्रयोग जिसमें एक संक्षिप्त, चमकीला दृश्य संकेतक की आवश्यकता हो।

2. तकनीकी मापदंड गहन विश्लेषण

यह खंड डाटाशीट में परिभाषित प्रमुख विद्युत, प्रकाशीय और तापीय पैरामीटरों की एक वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करता है।

2.1 Absolute Maximum Ratings

ये तनाव सीमाएँ हैं जिन्हें किसी भी परिस्थिति में, क्षण भर के लिए भी पार नहीं किया जाना चाहिए। इन सीमाओं से परे संचालन से स्थायी क्षति हो सकती है।

• Power Dissipation (Pd): 72 mW. यह अधिकतम स्वीकार्य शक्ति हानि है जो ऊष्मा के रूप में होती है। इससे अधिक होने पर अत्यधिक गर्मी और जीवनकाल में कमी आ सकती है।
• Peak Forward Current (I_FP): 80 mA. यह केवल स्पंदित स्थितियों (1/10 ड्यूटी साइकिल, 0.1ms स्पंद चौड़ाई) में अनुमेय है। यह निरंतर DC संचालन के लिए नहीं है।
• DC Forward Current (I_F): 30 mA. यह विश्वसनीय दीर्घकालिक संचालन के लिए अनुशंसित अधिकतम निरंतर अग्र धारा है।
• Operating Temperature (T_opr): -40°C to +85°C. The device is guaranteed to function within this ambient temperature range.
• Storage Temperature (T_stg): -40°C से +100°C. बिना पावर किए, डिवाइस को इस सीमा के भीतर बिना क्षति के संग्रहीत किया जा सकता है।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

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

• ल्यूमिनस इंटेंसिटी (I_V): 170 - 340 mcd (न्यूनतम - अधिकतम)। यह एलईडी की मानव आँख की प्रतिक्रिया (CIE कर्व) के लिए फ़िल्टर किए गए सेंसर द्वारा मापी गई अनुभूत चमक है। विस्तृत सीमा इंगित करती है कि एक बिनिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है (धारा 3 देखें)।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2): 110° (typical). यह वह पूर्ण कोण है जिस पर चमकदार तीव्रता अपने शिखर (अक्षीय) मान के आधे तक गिर जाती है। 110° का कोण एक बहुत ही विस्तृत दृश्य शंकु प्रदान करता है।
• Peak Emission Wavelength (λ_p): 624 nm (typical). यह वह तरंगदैर्ध्य है जो प्रकाशीय उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के उच्चतम बिंदु पर होती है।
• प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λ_d): 617 - 630 nm. यह CIE क्रोमैटिसिटी डायग्राम से प्राप्त होता है और उस एकल तरंगदैर्ध्य का प्रतिनिधित्व करता है जो माने गए रंग (लाल) का सबसे अच्छा वर्णन करता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ): 15 nm (सामान्य)। यह वर्णक्रमीय शुद्धता को दर्शाता है; एक छोटा मान अधिक एकवर्णीय रंग का संकेत देता है।
• Forward Voltage (V_F): 1.7 - 2.4 V. 20 mA पर चलाए जाने पर LED पर वोल्टेज ड्रॉप। यह सीमा बिनिंग के अधीन भी है।
• Reverse Current (I_R): 100 μA (max) at V_R = 5V. डिवाइस रिवर्स बायस ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है; यह पैरामीटर केवल लीकेज टेस्ट के उद्देश्यों के लिए है।

3. बिनिंग सिस्टम व्याख्या

उत्पादन में एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को प्रमुख मापदंडों के आधार पर वर्गीकृत (बिनिंग) किया जाता है। यह डिजाइनरों को ऐसे भागों का चयन करने की अनुमति देता है जो उनके अनुप्रयोग के लिए विशिष्ट चमक और वोल्टेज आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

3.1 Luminous Intensity (I_Vबिनिंग

एलईडी को 20 एमए पर मापी गई उनकी चमकदार तीव्रता के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है।

• बिन कोड S1: न्यूनतम 170.0 mcd, अधिकतम 240.0 mcd.
• Bin Code S2: न्यूनतम 240.0 mcd, अधिकतम 340.0 mcd.
• प्रत्येक बिन के भीतर सहनशीलता ±11% है।

3.2 फॉरवर्ड वोल्टेज (V_Fबिनिंग

एलईडी को 20 एमए पर उनके फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के आधार पर भी बिन किया जाता है, जो समानांतर सर्किट और पावर सप्लाई डिज़ाइन में करंट मिलान के लिए महत्वपूर्ण है।

• बिन कोड D2: न्यूनतम 1.7 V, अधिकतम 2.0 V.
• Bin Code D3: न्यूनतम 2.0 V, अधिकतम 2.2 V.
• Bin Code D4: न्यूनतम 2.2 V, अधिकतम 2.4 V.
• प्रत्येक बिन के भीतर सहनशीलता ±0.10 V है.

4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

जबकि डेटाशीट में विशिष्ट ग्राफिकल डेटा संदर्भित है, ऐसे एलईडी के लिए सामान्य प्रदर्शन प्रवृत्तियों का वर्णन नीचे किया गया है।

4.1 Current vs. Voltage (I-V) Characteristic

एक एलईडी डायोड जैसा I-V वक्र प्रदर्शित करता है। अग्र वोल्टेज (V_F) धारा के साथ लघुगणकीय रूप से बढ़ता है। 20 mA पर निर्दिष्ट V_F सीमा धारा-सीमित करने वाली सर्किटरी (आमतौर पर एक श्रृंखला प्रतिरोधक) के डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

The light output (I_V) is approximately proportional to the forward current (I_F) over a significant range. However, efficiency may drop at very high currents due to increased heat. Operating at or below the recommended 20-30 mA ensures optimal performance and longevity.

4.3 Temperature Dependence

LED प्रदर्शन तापमान-संवेदनशील होता है। आमतौर पर, फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटता है, जबकि चमकदार तीव्रता भी कम हो जाती है। -40°C से +85°C की निर्दिष्ट कार्यशील तापमान सीमा गारंटीकृत प्रदर्शन की सीमाओं को परिभाषित करती है।

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

यह उपकरण EIA मानक 0201 पैकेज आउटलाइन के अनुरूप है। मुख्य आयाम (मिलीमीटर में) लंबाई में लगभग 0.6mm, चौड़ाई में 0.3mm और ऊंचाई में 0.25mm हैं। सहनशीलता आमतौर पर ±0.2mm होती है। लेंस पानी की तरह स्पष्ट है, जिसमें AlInGaP चिप लाल प्रकाश उत्सर्जित करती है।

5.2 अनुशंसित PCB पैड डिज़ाइन

PCB के लिए एक लैंड पैटर्न (फुटप्रिंट) प्रदान किया गया है ताकि IR रीफ्लो के दौरान उचित सोल्डरिंग और यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित की जा सके। डिज़ाइन में आम तौर पर डिवाइस के टर्मिनलों से थोड़े बड़े दो आयताकार पैड शामिल होते हैं ताकि अच्छे सोल्डर फिलेट के निर्माण में सहायता मिल सके।

5.3 ध्रुवीयता पहचान

0201 पैकेज के लिए, ध्रुवता आमतौर पर घटक बॉडी पर एक चिह्न या टेप और रील पैकेजिंग की आंतरिक संरचना द्वारा दर्शाई जाती है। कैथोड आमतौर पर पहचाना जाता है। डिजाइनरों को सही प्लेसमेंट सुनिश्चित करने के लिए टेप ओरिएंटेशन आरेख से परामर्श करना चाहिए।

6. Soldering and Assembly Guidelines

6.1 Reflow Soldering Parameters

यह डिवाइस लीड-फ्री (Pb-free) इन्फ्रारेड (IR) रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है। J-STD-020B के अनुसार एक सुझाई गई प्रोफाइल प्रदान की गई है, जिसमें प्रमुख सीमाएं हैं:

• प्री-हीट: 150-200°C अधिकतम 120 सेकंड के लिए।
• शिखर तापमान: अधिकतम 260°C।
• Time Above Liquidus: यह अनुशंसा की जाती है कि उचित जोड़ गठन सुनिश्चित करने और तापीय क्षति से बचने के लिए यह मानक प्रोफ़ाइल सीमाओं के भीतर रहे।

नोट: वास्तविक प्रोफ़ाइल को विशिष्ट PCB असेंबली के लिए, बोर्ड की मोटाई, घटक घनत्व और सोल्डर पेस्ट विनिर्देशों को ध्यान में रखते हुए, अभिलक्षित किया जाना चाहिए।

6.2 भंडारण और हैंडलिंग

• नमी संवेदनशीलता: उपकरणों को नमी-रोधी बैग में डिसिकेंट के साथ पैक किया जाता है। मूल बैग खुलने के बाद, घटक परिवेशी आर्द्रता के प्रति संवेदनशील हो जाते हैं।
• फ़्लोर लाइफ़: यदि ≤ 30°C / 60% RH पर संग्रहीत किया जाता है, तो ड्राई-पैक बैग खोलने के 168 घंटे (7 दिन) के भीतर IR रीफ़्लो पूरा करने की अनुशंसा की जाती है।
• विस्तारित भंडारण: 168 घंटे से अधिक भंडारण के लिए, रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्निंग" को रोकने के लिए सोल्डरिंग से पहले घटकों को पुनः बेक किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, 60°C पर 48 घंटे के लिए)।

6.3 सफाई

यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई आवश्यक है, तो केवल आइसोप्रोपाइल अल्कोहल (IPA) या एथिल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स का उपयोग किया जाना चाहिए। डुबोने का काम सामान्य तापमान पर और एक मिनट से कम समय के लिए होना चाहिए। अनिर्दिष्ट रसायन LED पैकेज को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग

7.1 टेप और रील विनिर्देश

घटकों को 12mm चौड़ी उभरी हुई वाहक टेप पर आपूर्ति की जाती है, जिसे 7-इंच (178mm) व्यास की रीलों पर लपेटा जाता है।

• प्रति रील मात्रा: 4000 pieces.
• Minimum Order Quantity (MOQ): शेष मात्राओं के लिए 500 टुकड़े।
• पैकेजिंग मानक: Compliant with ANSI/EIA-481 specifications.

8. एप्लिकेशन अनुशंसाएँ

8.1 ड्राइव सर्किट डिज़ाइन

LEDs करंट-संचालित उपकरण हैं। समान चमक सुनिश्चित करने के लिए, विशेष रूप से जब कई LEDs समानांतर में जुड़े होते हैं, प्रत्येक LED का अपना करंट-सीमित रोकनेवाला (रजिस्टर) होना आदर्श है। LEDs को श्रृंखला में चलाने से समान करंट सुनिश्चित होता है, जो तीव्रता मिलान को बढ़ावा देता है।

8.2 थर्मल प्रबंधन

हालांकि पावर डिसिपेशन कम है (अधिकतम 72mW), उचित पीसीबी लेआउट गर्मी दूर करने में मदद कर सकता है। सोल्डर पैड के आसपास पर्याप्त तांबे का क्षेत्र सुनिश्चित करना और पीसीबी पर स्थानीय हॉट स्पॉट्स में प्लेसमेंट से बचना दीर्घकालिक विश्वसनीयता में योगदान देता है।

8.3 डिज़ाइन सत्यापन

आकार अत्यंत लघु होने के कारण, सोल्डरिंग के बाद दृश्य निरीक्षण के लिए आवर्धन की आवश्यकता हो सकती है। विद्युत परीक्षण द्वारा यह सत्यापित किया जाना चाहिए कि चयनित बिन कोड के लिए फॉरवर्ड वोल्टेज और प्रकाश उत्पादन अपेक्षित सीमा के भीतर हैं।

9. तकनीकी तुलना और विभेदन

इस घटक का प्राथमिक अंतर इसके पैकेज आकार में निहित है। 0201 फुटप्रिंट 0402 या 0603 SMD LEDs जैसे सामान्य विकल्पों की तुलना में काफी छोटा है। इससे उच्च घटक घनत्व और अधिक कॉम्पैक्ट अंतिम उत्पाद प्राप्त करना संभव होता है। बड़े पैकेजों की तुलना में इसका व्यापार थोड़ा कम अधिकतम पावर डिसिपेशन और अधिक सटीक असेंबली उपकरणों की आवश्यकता हो सकता है।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)

10.1 क्या मैं इस LED को सीधे 3.3V या 5V लॉजिक आउटपुट से चला सकता हूँ?

नहीं। एक श्रृंखला में लगा करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर हमेशा आवश्यक होता है। रेसिस्टर का मान (R) ओम के नियम का उपयोग करके गणना की जाती है: R = (V_supply - V_F) / I_F. Using the maximum V_F (2.4V) for a conservative design, with a 3.3V supply and target I_F of 20mA, R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω. A standard 47Ω resistor would be suitable.

10.2 बिनिंग क्यों महत्वपूर्ण है?

बिनिंग एक उत्पादन बैच के भीतर रंग और चमक की एकरूपता सुनिश्चित करता है। उन अनुप्रयोगों के लिए जहां कई एलईडी एक साथ उपयोग की जाती हैं (जैसे, एक संकेतक पैनल), चमक या रंग के शेड में दृश्यमान अंतर से बचने के लिए समान तीव्रता और वोल्टेज बिन कोड निर्दिष्ट करना महत्वपूर्ण है।

10.3 यदि मैं पूर्ण अधिकतम DC धारा से अधिक हो जाऊं तो क्या होगा?

30 mA DC से अधिक पर संचालन करने से जंक्शन तापमान सुरक्षित सीमाओं से बाहर हो जाता है। यह लुमेन ह्रास को तेज करता है (एलईडी समय के साथ मंद हो जाती है) और विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है। सर्किट को हमेशा अनुशंसित डीसी फॉरवर्ड करंट के भीतर संचालित करने के लिए डिज़ाइन करें।

11. Practical Design Case Study

Scenario: एकल लाल स्थिति एलईडी के साथ एक कॉम्पैक्ट IoT सेंसर मॉड्यूल डिजाइन करना। 4-लेयर पीसीबी पर स्थान अत्यंत सीमित है।

Implementation: 0201 एलईडी को इसके न्यूनतम फुटप्रिंट के लिए चुना गया है। इसे बोर्ड के किनारे के पास रखा गया है। एक 47Ω, 0201 आकार का रेसिस्टर एलईडी एनोड और 3.3V माइक्रोकंट्रोलर के एक जीपीआईओ पिन के बीच श्रृंखला में रखा गया है। जीपीआईओ को ओपन-ड्रेन आउटपुट के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है, जो सक्रिय होने पर करंट को ग्राउंड में सिंक करता है। कैथोड जीपीआईओ पिन से जुड़ा है, और एनोड रेसिस्टर के माध्यम से 3.3V से जुड़ा है। यह कॉन्फ़िगरेशन एमसीयू को जीपीआईओ को लो सेट करके एलईडी को चालू करने की अनुमति देता है। पीसीबी लेआउट में डेटाशीट से लैंड पैटर्न का उपयोग किया गया है। असेंबली हाउस को घटक की नमी संवेदनशीलता स्तर (एमएसएल) और नियंत्रित रीफ्लो प्रोफ़ाइल की आवश्यकता के बारे में सूचित किया गया है।

12. Operating Principle

यह एलईडी एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड (AlInGaP) अर्धचालक सामग्री पर आधारित है। जब एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल अर्धचालक जंक्शन के सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। उनके पुनर्संयोजन से फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। AlInGaP मिश्र धातु की विशिष्ट संरचना बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो सीधे उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) से संबंधित होती है—इस मामले में, लाल स्पेक्ट्रम (~624 nm) में। वाटर-क्लियर एपॉक्सी लेंस अर्धचालक चिप को एनकैप्सुलेट करता है और प्रकाश आउटपुट बीम को आकार देता है।

13. Technology Trends

इंडिकेटर एलईडी में सामान्य प्रवृत्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लघुरूपण का समर्थन करने के लिए छोटे पैकेज आकारों (जैसे 0201 और 01005) की ओर बनी हुई है। दक्षता बढ़ाने (प्रति इकाई विद्युत शक्ति में अधिक प्रकाश उत्पादन) और कठोर परिस्थितियों में विश्वसनीयता सुधारने पर भी ध्यान केंद्रित है। इसके अलावा, अन्य निष्क्रिय घटकों या ड्राइवरों के साथ एकीकरण करके मल्टी-चिप मॉड्यूल बनाना एक विकास का क्षेत्र है, हालांकि इस तरह के डिस्क्रीट एलईडी कई अनुप्रयोगों में डिजाइन लचीलापन और लागत-प्रभावशीलता के लिए आवश्यक बने रहते हैं।