SMD Middle Power Blue LED 67-21S Datasheet - PLCC-2 Package - 150mA - 3.2V Typ - 540mW - English Technical Document

1. उत्पाद अवलोकन

67-21S एक सतह-माउंट डिवाइस (एसएमडी) मध्यम शक्ति एलईडी है जो सामान्य प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह पीएलसीसी-2 (प्लास्टिक लीडेड चिप कैरियर) पैकेज का उपयोग करता है, जो स्वचालित असेंबली प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त एक कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर प्रदान करता है। प्राथमिक उत्सर्जित रंग नीला है, जो इनगैन चिप तकनीक के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, और प्रकाश उत्पादन को अधिकतम करने के लिए वाटर-क्लियर रेजिन में एनकैप्सुलेटेड है। यह एलईडी अपनी उच्च दक्षता और 120-डिग्री के व्यापक दृश्य कोण की विशेषता से पहचानी जाती है, जो इसे विभिन्न प्रकाश आवश्यकताओं के लिए बहुमुखी बनाती है। यह आरओएचएस निर्देशों का अनुपालन करती है और एक लीड-फ्री (सीसा-मुक्त) घटक के रूप में निर्मित की जाती है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस एलईडी के प्रमुख लाभों में इसके प्रदर्शन और बिजली की खपत का संतुलन शामिल है, जिसे अक्सर "मध्यम शक्ति" कहा जाता है। यह सामान्य कम-शक्ति संकेतक एलईडी की तुलना में उच्च चमकदार आउटपुट प्रदान करता है, जबकि कुछ उच्च-शक्ति समकक्षों की तुलना में बेहतर थर्मल प्रबंधन और दक्षता बनाए रखता है। इसका व्यापक दृश्य कोण एक समान प्रकाश वितरण सुनिश्चित करता है, जो क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था के लिए महत्वपूर्ण है। प्राथमिक लक्षित बाजार सजावटी और मनोरंजन प्रकाश व्यवस्था हैं, जहां रंग और फैलाव प्रकाश महत्वपूर्ण हैं, और कृषि प्रकाश व्यवस्था, जहां विशिष्ट प्रकाश स्पेक्ट्रा पौधों की वृद्धि को प्रभावित कर सकते हैं। यह उपभोक्ता और वाणिज्यिक उत्पादों में सामान्य-उद्देश्य प्रकाश व्यवस्था के लिए भी उपयुक्त है।

2. Technical Parameter Deep-Dive

2.1 Absolute Maximum Ratings

डिवाइस की परिचालन सीमाएँ विशिष्ट परिस्थितियों (सोल्डरिंग पॉइंट तापमान 25°C पर) के तहत परिभाषित की गई हैं। अधिकतम निरंतर फॉरवर्ड करंट (I_F) 150 mA है। यह 300 mA का पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP) सहन कर सकता है, लेकिन केवल 1/10 ड्यूटी साइकिल और 10 ms पल्स चौड़ाई वाली पल्स्ड परिस्थितियों में। अधिकतम पावर डिसिपेशन (P_d) 540 mW है। ऑपरेटिंग तापमान सीमा (T_opr) -40°C से +85°C तक है, और भंडारण तापमान सीमा (T_stg) -40°C से +100°C तक है। जंक्शन से सोल्डरिंग पॉइंट तक का थर्मल रेजिस्टेंस (R_{th J-S}) 50 °C/W है, जो थर्मल मैनेजमेंट डिज़ाइन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। अधिकतम अनुमेय जंक्शन तापमान (T_j) 125°C है। यह उपकरण इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) के प्रति संवेदनशील है, जिसके लिए उचित हैंडलिंग प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

मानक परीक्षण स्थितियों (T_soldering = 25°C, I_F = 150 mA), एलईडी का विशिष्ट प्रदर्शन निर्दिष्ट किया गया है। चमकदार फ्लक्स (Φ) न्यूनतम 9.0 lm से अधिकतम 15.0 lm तक होता है, जिसकी विशिष्ट सहनशीलता ±11% है। फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) आम तौर पर 2.9 V और 3.6 V के बीच होता है, जिसकी निर्माण सहनशीलता ±0.1V अधिक सख्त है। व्यूइंग एंगल (2θ_1/2), जिसे वह कोण परिभाषित किया जाता है जहां दीप्त तीव्रता अपने शिखर मान के आधे तक गिर जाती है, आम तौर पर 120 डिग्री होती है। रिवर्स करंट (I_R) अधिकतम 50 μA पर निर्दिष्ट किया गया है जब 5V का रिवर्स वोल्टेज (V_R) लगाया जाता है।

3. Binning System Explanation

उत्पादन में एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को प्रमुख प्रदर्शन मापदंडों के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है।

3.1 Photometric (Luminous Flux) Binning

प्रकाशिक फ्लक्स आउटपुट को कई बिन कोड (B8, B9, L1-L5) में वर्गीकृत किया गया है। प्रत्येक कोड 150 mA पर मापी गई एक विशिष्ट फ्लक्स सीमा को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, बिन B8 9.0 से 9.5 lm को कवर करता है, जबकि बिन L5 14.0 से 15.0 lm को कवर करता है। यह डिजाइनरों को अपने अनुप्रयोग के लिए वांछित चमक स्तर वाले एलईडी का चयन करने की अनुमति देता है।

3.2 Forward Voltage Binning

फॉरवर्ड वोल्टेज को कोड 36 से 42 में बिन किया गया है। प्रत्येक कोड 0.1V की एक सीमा को दर्शाता है, जो बिन 36 के लिए 2.9-3.0V से शुरू होकर बिन 42 के लिए 3.5-3.6V तक जाती है। जब कई एलईडी समानांतर में जुड़े होते हैं, तो समान धारा वितरण सुनिश्चित करने के लिए एक ही या आसन्न वोल्टेज बिन से एलईडी का चयन करना महत्वपूर्ण है।

3.3 डॉमिनेंट वेवलेंथ बिनिंग

रंग (प्रमुख तरंगदैर्ध्य) को दो सीमाओं में बिन किया गया है: B54 (465-470 nm) और B55 (470-475 nm)। यह उन अनुप्रयोगों के लिए रंग स्थिरता की एक डिग्री प्रदान करता है जहाँ एक विशिष्ट नीला रंग आवश्यक होता है। प्रमुख/शिखर तरंगदैर्ध्य के लिए माप सहनशीलता ±1 nm है।

4. Performance Curve Analysis

4.1 Spectrum Distribution

प्रदान किया गया स्पेक्ट्रम ग्राफ एक नीले InGaN LED के लिए एक विशिष्ट उत्सर्जन वक्र दिखाता है। शिखर नीले तरंगदैर्ध्य क्षेत्र (लगभग 465-475 nm) में केंद्रित है, जिसकी स्पेक्ट्रमी चौड़ाई अपेक्षाकृत संकीर्ण है, जो इस अर्धचालक सामग्री की विशेषता है।

4.2 Forward Voltage vs. Junction Temperature

Figure 1 दर्शाता है कि कैसे फॉरवर्ड वोल्टेज बढ़ते जंक्शन तापमान के साथ बदलता है। तापमान बढ़ने पर वोल्टेज आमतौर पर रैखिक रूप से घटता है (एक नकारात्मक तापमान गुणांक), जो अर्धचालक डायोड की एक सामान्य विशेषता है। इसे निरंतर-वोल्टेज ड्राइव सर्किट में ध्यान में रखा जाना चाहिए।

4.3 Relative Radiometric Power vs. Forward Current

Figure 2 shows the relationship between optical output power and forward current. The output increases sub-linearly with current, and efficiency may drop at very high currents due to increased heat generation and other non-ideal effects.

4.4 Relative Luminous Flux vs. Junction Temperature

चित्र 3 तापीय शमन प्रभाव को प्रदर्शित करता है। जैसे-जैसे जंक्शन तापमान बढ़ता है, दीप्त फ्लक्स आउटपुट कम होता जाता है। प्रकाश आउटपुट और दीर्घायु बनाए रखने के लिए उचित हीट सिंकिंग आवश्यक है।

4.5 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (IV कर्व)

चित्र 4, 25°C पर शास्त्रीय डायोड IV विशेषता वक्र प्रस्तुत करता है। यह दिखाता है कि एक बार टर्न-ऑन वोल्टेज पार हो जाने के बाद धारा और वोल्टेज के बीच घातांकीय संबंध होता है।

4.6 Maximum Driving Current vs. Soldering Temperature

चित्र 5 एक डीरेटिंग वक्र प्रदान करता है। यह सोल्डरिंग बिंदु के तापमान (जो PCB तापमान से संबंधित है) के आधार पर, जंक्शन तापमान को उसकी 125°C सीमा से नीचे रखने के लिए अधिकतम अनुमेय अग्र धारा को दर्शाता है। उच्च परिवेश या बोर्ड तापमान पर, धारा को कम किया जाना चाहिए।

4.7 Radiation Pattern

Figure 6 प्रकाश तीव्रता के स्थानिक वितरण को दर्शाने वाला एक ध्रुवीय आरेख है। यह पैटर्न 120° व्यूइंग एंगल के साथ चौड़े, लैम्बर्टियन-जैसे उत्सर्जन प्रोफाइल की पुष्टि करता है।

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

The datasheet includes a detailed dimensional drawing of the PLCC-2 package. Key dimensions include the overall length, width, and height, as well as the pad spacing and size. The cathode is typically identified by a mark or a chamfered corner on the package. All unspecified tolerances are ±0.15 mm.

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

LED रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए उपयुक्त है। अनुशंसित अधिकतम प्रोफ़ाइल 10 सेकंड की अवधि के लिए 260°C पीक तापमान है। हैंड सोल्डरिंग के लिए, आयरन टिप का तापमान 350°C से अधिक नहीं होना चाहिए, और संपर्क समय प्रति पैड 3 सेकंड तक सीमित होना चाहिए। प्लास्टिक पैकेज और आंतरिक वायर बॉन्ड को नुकसान से बचाने के लिए ये सीमाएं महत्वपूर्ण हैं।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

7.1 रील और टेप विशिष्टताएँ

The components are supplied on moisture-resistant tape and reel for automated pick-and-place assembly. The reel dimensions and carrier tape pocket dimensions are provided. The standard loaded quantity is 4000 pieces per reel.

7.2 Moisture Sensitivity and Packing

एलईडी को भंडारण और परिवहन के दौरान परिवेशी आर्द्रता से बचाने के लिए, एक एल्यूमीनियम नमी-रोधी बैग में डिसिकेंट के साथ पैक किया जाता है, क्योंकि नमी अवशोषण रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्निंग" का कारण बन सकता है।

7.3 लेबल स्पष्टीकरण

रील लेबल में उत्पाद संख्या (P/N), मात्रा (QTY), और चमकदार तीव्रता (CAT), प्रमुख तरंगदैर्ध्य (HUE), और फॉरवर्ड वोल्टेज (REF) के लिए विशिष्ट बिन कोड जैसी जानकारी होती है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

Decorative and Entertainment Lighting: नीला रंग और चौड़ा कोण इसे एक्सेंट लाइटिंग, साइनेज और स्टेज प्रभावों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
कृषि प्रकाश व्यवस्था: ब्लू लाइट बागवानी प्रकाश स्पेक्ट्रा का एक प्रमुख घटक है, जो पौधे के आकारिकी और प्रकाश संश्लेषण को प्रभावित करती है।
सामान्य प्रकाश व्यवस्था: इसे पैनल लाइट्स, डाउनलाइट्स और अन्य फिक्स्चर के लिए सरणियों में उपयोग किया जा सकता है, जहाँ एक विसरित नीला या सफेद (जब फॉस्फोर के साथ संयुक्त) प्रकाश स्रोत आवश्यक हो।

8.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

थर्मल प्रबंधन: R_{th J-S} 50 °C/W के साथ, पूर्ण करंट पर विश्वसनीय संचालन के लिए PCB के माध्यम से (थर्मल वाया, कॉपर पॉर्स का उपयोग करके) प्रभावी हीट सिंकिंग अनिवार्य है।
करंट ड्राइविंग: स्थिर प्रकाश उत्पादन सुनिश्चित करने और थर्मल रनवे को रोकने के लिए एक स्थिर वोल्टेज स्रोत के बजाय एक कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर की अत्यधिक अनुशंसा की जाती है।
ऑप्टिक्स: यदि अधिक केंद्रित बीम वांछित है तो विस्तृत व्यूइंग एंगल के लिए सेकेंडरी ऑप्टिक्स (लेंस, रिफ्लेक्टर) की आवश्यकता हो सकती है।
ESD प्रोटेक्शन: PCB इनपुट पर ESD संरक्षण लागू करें और असेंबली के दौरान उचित हैंडलिंग सुनिश्चित करें।

9. विश्वसनीयता और परीक्षण

डेटाशीट 90% आत्मविश्वास स्तर और 10% LTPD (लॉट टॉलरेंस परसेंट डिफेक्टिव) के साथ किए गए विश्वसनीयता परीक्षणों का एक व्यापक सेट सूचीबद्ध करती है। परीक्षणों में रीफ्लो सोल्डरिंग प्रतिरोध, थर्मल शॉक, तापमान चक्रण, उच्च तापमान/नमी भंडारण और संचालन, निम्न तापमान भंडारण और संचालन, और विभिन्न परिस्थितियों (25°C, 55°C, 85°C विभिन्न धाराओं के साथ) के तहत कई उच्च-तापमान संचालन जीवन परीक्षण शामिल हैं। ये परीक्षण विशिष्ट पर्यावरणीय और परिचालन दबावों के तहत LED की मजबूती को मान्य करते हैं।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

प्र: क्या मैं इस LED को 300 mA पर लगातार चला सकता हूं?
A: नहीं। 300 mA की रेटिंग केवल पल्स्ड ऑपरेशन के लिए है (1/10 ड्यूटी साइकल, 10ms पल्स चौड़ाई)। अधिकतम निरंतर धारा 150 mA है। इससे अधिक होने पर LED अत्यधिक गर्म होकर क्षतिग्रस्त हो सकता है।

Q: फॉरवर्ड वोल्टेज बिनिंग महत्वपूर्ण क्यों है?
A: जब कई LEDs को समानांतर में जोड़ा जाता है, तो फॉरवर्ड वोल्टेज में अंतर के कारण धारा का वितरण असमान हो जाता है। कम V_F वाले LEDs अधिक धारा खींचेंगे, जिससे समय से पहले विफलता हो सकती है। एक ही वोल्टेज बिन से LEDs का उपयोग करने से यह जोखिम कम हो जाता है।

Q: थर्मल प्रतिरोध मान (50 °C/W) की व्याख्या कैसे करें?
A: इसका अर्थ है कि LED जंक्शन में प्रति वाट विद्युत क्षय के लिए, जंक्शन का तापमान सोल्डरिंग बिंदु के तापमान से 50°C बढ़ जाएगा। उदाहरण के लिए, 150 mA और V_F 3.2V पर, शक्ति ~0.48W है। इससे PCB पैड से जंक्शन तक 24°C की वृद्धि होगी।

Q: नमी-रोधी बैग का उद्देश्य क्या है?
A> SMD packages can absorb moisture from the air. During the high-temperature reflow soldering process, this trapped moisture can vaporize rapidly, creating internal pressure that cracks the package (\"popcorning\"). The moisture-proof bag and desiccant prevent absorption before use.

11. Practical Design Case

Scenario: 67-21S एलईडी के 20 टुकड़ों का उपयोग करके एक रैखिक लाइट बार डिजाइन करना।
डिजाइन चरण:
1. Electrical Design: Decide on a series-parallel configuration. For example, connect 10 strings in parallel, with each string containing 2 LEDs in series. This requires a drive voltage of ~6.4V (2 * 3.2V) and a total current of 1.5A (10 strings * 150mA). A constant current driver set to 1.5A and capable of >7V output is needed.
2. Thermal Design: कुल पावर डिसिपेशन की गणना करें: 20 एलईडी * 0.48W ≈ 9.6W. पीसीबी को हीट सिंक का काम करना चाहिए। बेहतर हीट स्प्रेडिंग के लिए 2-औंस कॉपर लेयर, प्रत्येक एलईडी पैड के नीचे एक बड़े आंतरिक ग्राउंड प्लेन से जुड़ने वाले थर्मल वाया का उपयोग करें, और एल्यूमीनियम-कोर पीसीबी (एमसीपीसीबी) पर विचार करें।
3. ऑप्टिकल डिज़ाइन: एक रैखिक बार के लिए, मूल 120° बीम पर्याप्त हो सकता है। यदि एक फैलाव कवर का उपयोग किया जाता है, तो सुनिश्चित करें कि दक्षता बनाए रखने के लिए इसकी उच्च पारदर्शिता है।
4. Component Selection: एकसमान चमक और करंट शेयरिंग सुनिश्चित करने के लिए समान ल्यूमिनस फ्लक्स बिन (जैसे, L2) और फॉरवर्ड वोल्टेज बिन (जैसे, 38) से एलईडी निर्दिष्ट करें।

12. तकनीकी सिद्धांत परिचय

67-21S LED इंडियम गैलियम नाइट्राइड (InGaN) से निर्मित एक अर्धचालक हेटरोस्ट्रक्चर पर आधारित है। जब p-n जंक्शन पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। उनके पुनर्संयोजन से फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। InGaN मिश्र धातु की विशिष्ट संरचना बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो बदले में उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) को परिभाषित करती है—इस मामले में, नीला। PLCC-2 पैकेज लीडफ्रेम पर अर्धचालक डाई को रखता है, उसे महीन तारों से जोड़ता है, और उसे एक स्पष्ट एपॉक्सी या सिलिकोन रेजिन में एनकैप्सुलेट करता है जो डाई की सुरक्षा करता है और एक प्राथमिक प्रकाशीय तत्व के रूप में कार्य करता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

67-21S जैसे मध्यम-शक्ति एलईडी का बाजार लगातार विकसित हो रहा है। प्रमुख रुझानों में शामिल हैं:
बढ़ी हुई दक्षता (lm/W): चिप डिजाइन, एपिटैक्सियल ग्रोथ और पैकेज निष्कर्षण दक्षता में निरंतर सुधार समान विद्युत इनपुट के लिए उच्च प्रकाश उत्पादन की ओर ले जाते हैं।
बेहतर रंग स्थिरता: सख्त बिनिंग सहनशीलता और उन्नत विनिर्माण नियंत्रण उत्पादन बैचों के भीतर और बीच रंग भिन्नता को कम करते हैं।
उन्नत विश्वसनीयता: अधिक मजबूत पैकेज सामग्री (जैसे, उच्च-तापमान सिलिकॉन) और डाई अटैच प्रौद्योगिकियों का विकास ताकि उच्च कार्यशील तापमान और कठोर वातावरण को सहन किया जा सके।
एप्लिकेशन-विशिष्ट अनुकूलन: एलईडी को बागवानी जैसे विशिष्ट बाजारों के लिए तेजी से अनुकूलित किया जा रहा है, जहाँ स्पेक्ट्रा को पौधों के प्रकाश ग्राहियों के लिए अनुकूलित किया जाता है, या मानव-केंद्रित प्रकाश व्यवस्था के लिए, जो सर्केडियन लय को ध्यान में रखता है।