एसएमडी मध्यम शक्ति एलईडी 67-21S डेटाशीट - पीएलसीसी-2 पैकेज - फार रेड 720-750nm - 60mA 135mW - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ पीएलसीसी-2 पैकेज में एक सतह-माउंट डिवाइस (एसएमडी) मध्यम शक्ति एलईडी के विनिर्देशों का विवरण देता है। यह डिवाइस फार रेड स्पेक्ट्रम में प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए एक एआईजीएआईएनपी चिप का उपयोग करता है, जिससे यह सामान्य प्रकाश व्यवस्था से परे विशेष प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। इसका कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर, व्यापक व्यूइंग एंगल और पर्यावरणीय मानकों (सीसा-मुक्त, RoHS) के अनुपालन प्रमुख विशेषताएं हैं।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस एलईडी के प्राथमिक लाभों में इसकी शक्ति वर्ग के लिए उच्च दक्षता और 120-डिग्री का व्यापक व्यूइंग एंगल शामिल है, जो विस्तृत और समान प्रकाश वितरण सुनिश्चित करता है। कॉम्पैक्ट पीएलसीसी-2 पैकेज विभिन्न प्रकाश फिक्स्चर में डिज़ाइन एकीकरण को सुविधाजनक बनाता है। लक्षित बाजार अत्यधिक विशिष्ट हैं, जो ऐसे अनुप्रयोगों पर केंद्रित हैं जहाँ विशिष्ट प्रकाश स्पेक्ट्रम की आवश्यकता होती है, जैसे कि वातावरणीय प्रभाव बनाने के लिए सजावटी प्रकाश व्यवस्था, मंच और स्टूडियो के लिए मनोरंजन प्रकाश व्यवस्था, और तेजी से, कृषि प्रकाश व्यवस्था जहाँ फार रेड तरंगदैर्ध्य पौधों की शारीरिक क्रिया, फोटोमॉर्फोजेनेसिस और फूलों की प्रतिक्रिया को प्रभावित करने के लिए जाने जाते हैं।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

2.1 अधिकतम सीमा रेटिंग्स

ये रेटिंग्स परिचालन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे स्थायी क्षति हो सकती है। डिवाइस को 60 एमए की निरंतर फॉरवर्ड करंट (I_F) के लिए रेट किया गया है, जिसमें पल्स्ड स्थितियों (ड्यूटी साइकिल 1/10, पल्स चौड़ाई 10ms) के तहत 120 एमए की पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP) अनुमेय है। अधिकतम पावर डिसिपेशन (P_d) 135 mW है। ऑपरेटिंग तापमान रेंज -40°C से +85°C तक है, जिसमें भंडारण तापमान रेंज -40°C से +100°C तक थोड़ी व्यापक है। जंक्शन से सोल्डरिंग पॉइंट तक थर्मल रेजिस्टेंस (R_{th J-S}) 50 °C/W निर्दिष्ट है, जो थर्मल मैनेजमेंट डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है। अधिकतम अनुमेय जंक्शन तापमान (T_j) 115°C है। सोल्डरिंग दिशानिर्देश प्रदान किए गए हैं: 260°C पर 10 सेकंड के लिए रीफ्लो सोल्डरिंग या 350°C पर 3 सेकंड के लिए हैंड सोल्डरिंग। एक महत्वपूर्ण नोट डिवाइस की इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) के प्रति संवेदनशीलता पर जोर देता है, जिसके लिए उचित हैंडलिंग प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।

2.2 विद्युत-प्रकाशीय विशेषताएँ

ये पैरामीटर मानक परीक्षण स्थितियों (सोल्डरिंग पॉइंट तापमान = 25°C, I_F= 60mA) के तहत मापे जाते हैं। प्रमुख प्रदर्शन मीट्रिक रेडियोमेट्रिक पावर (Iv) है, जो न्यूनतम 15 mW से अधिकतम 50 mW तक होती है, जिसमें इस रेंज के भीतर एक विशिष्ट मान निहित है और ±11% की सहनशीलता है। फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) 1.5V से 2.2V तक होता है जिसमें ±0.1V की सहनशीलता है। व्यूइंग एंगल (2θ_1/2) आम तौर पर 120 डिग्री होता है। रिवर्स करंट (I_R) रिवर्स वोल्टेज (V_R) 5V पर अधिकतम 1.5 µA निर्दिष्ट किया गया है।

3. बिनिंग सिस्टम स्पष्टीकरण

सुसंगतता सुनिश्चित करने और सटीक चयन की अनुमति देने के लिए, एलईडी को प्रमुख पैरामीटरों के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है।

3.1 रेडियोमेट्रिक पावर बिन

रेडियोमेट्रिक आउटपुट को A3 से B2 तक लेबल किए गए बिन में वर्गीकृत किया गया है। बिन A3 15-20 mW, A4 20-25 mW, A5 25-30 mW, B1 30-40 mW और B2 40-50 mW को कवर करता है, सभी I_F=60mA पर मापे गए।

3.2 फॉरवर्ड वोल्टेज बिन

फॉरवर्ड वोल्टेज को 0.1V के चरणों में बिन किया गया है। बिन कोड 22 से 28 क्रमशः वोल्टेज रेंज 1.5-1.6V से 2.1-2.2V तक के अनुरूप हैं (I_F=60mA पर)।

3.3 पीक वेवलेंथ बिन

यह स्पेक्ट्रल अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण बिन है। फार रेड उत्सर्जन को पीक वेवलेंथ द्वारा बिन किया गया है: FA3 (720-730 nm), FA4 (730-740 nm), और FA5 (740-750 nm)। प्रमुख/पीक वेवलेंथ के लिए माप सहनशीलता ±1nm है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट विभिन्न स्थितियों के तहत डिवाइस व्यवहार को दर्शाने वाले कई ग्राफ प्रदान करती है।

4.1 स्पेक्ट्रम वितरण

एक स्पेक्ट्रल ग्राफ लगभग 645nm से 795nm तक तरंगदैर्ध्य में सापेक्ष चमकदार तीव्रता दिखाता है, जिसमें फार रेड क्षेत्र (720-750nm) में एक स्पष्ट चोटी है, जो एआईजीएआईएनपी चिप की उत्सर्जन विशेषताओं की पुष्टि करता है।

4.2 थर्मल और विद्युत विशेषताएँ

चित्र 1: फॉरवर्ड वोल्टेज शिफ्ट बनाम जंक्शन तापमानदर्शाता है कि V_Fजैसे-जैसे जंक्शन तापमान (T_j) 25°C से 115°C तक बढ़ता है, रैखिक रूप से घटता है, जो सेमीकंडक्टर जंक्शनों के लिए एक विशिष्ट व्यवहार है।

चित्र 2: सापेक्ष रेडियोमेट्रिक पावर बनाम फॉरवर्ड करंटड्राइव करंट और प्रकाश आउटपुट के बीच उप-रैखिक संबंध प्रदर्शित करता है, जो उच्च धाराओं पर दक्षता में कमी का संकेत देता है।

चित्र 3: सापेक्ष चमकदार तीव्रता बनाम जंक्शन तापमानसामान्यीकृत प्रकाश आउटपुट को T_j के विरुद्ध प्लॉट करता है, जो तापमान बढ़ने पर दक्षता में कमी दर्शाता है, जो थर्मल प्रबंधन के महत्व को उजागर करता है।

चित्र 4: फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V वक्र)25°C पर मौलिक डायोड विशेषता को दर्शाता है।

चित्र 5: अधिकतम ड्राइविंग फॉरवर्ड करंट बनाम सोल्डरिंग तापमानएक डीरेटिंग वक्र है, जो दर्शाता है कि अधिकतम सुरक्षित ऑपरेटिंग करंट को परिवेश/सोल्डरिंग पॉइंट तापमान बढ़ने के साथ कम किया जाना चाहिए, दिए गए R_{th j-s}50°C/W के आधार पर।

चित्र 6: विकिरण आरेखस्थानिक तीव्रता वितरण को दर्शाने वाला एक ध्रुवीय प्लॉट है, जो व्यापक, लैम्बर्टियन जैसे उत्सर्जन पैटर्न की पुष्टि करता है।

5. यांत्रिक और पैकेज सूचना

5.1 पैकेज आयाम

पीएलसीसी-2 पैकेज का एक विस्तृत आयामित चित्र प्रदान किया गया है। प्रमुख आयामों में समग्र लंबाई और चौड़ाई, एलईडी चिप गुहा का आकार और स्थिति, और एनोड/कैथोड पैड स्थान शामिल हैं। चित्र में अन्यथा नोट न किए जाने पर ±0.1 मिमी का मानक सहनशीलता निर्दिष्ट है। पैकेज वॉटर-क्लियर रेजिन का उपयोग करता है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

अधिकतम सीमा रेटिंग्स सोल्डरिंग स्थितियों को निर्दिष्ट करती हैं: रीफ्लो के लिए 260°C पर 10 सेकंड या हैंड सोल्डरिंग के लिए 350°C पर 3 सेकंड। "उपयोग के लिए सावधानियाँ" अनुभाग एलईडी के साथ श्रृंखला में करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स का उपयोग करने की दृढ़ता से सलाह देता है, क्योंकि डायोड की घातीय I-V विशेषता का मतलब है कि एक छोटा वोल्टेज परिवर्तन एक बड़े, संभावित विनाशकारी करंट सर्ज का कारण बन सकता है। भंडारण के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि नमी अवशोषण को रोकने के लिए उत्पादन लाइन में उपयोग के लिए घटक तैयार होने तक नमी-रोधी बैग न खोला जाए, जो रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्निंग" का कारण बन सकता है।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग सूचना

7.1 पैकेजिंग विनिर्देश

एलईडी नमी-प्रतिरोधी टेप और रील पर आपूर्ति की जाती हैं। कैरियर टेप आयाम निर्दिष्ट हैं, प्रति रील 4000 टुकड़े रखते हैं। रील और कैरियर टेप के लिए विस्तृत चित्र शामिल हैं, जिनमें ±0.1 मिमी की मानक सहनशीलता है। पैकेजिंग प्रक्रिया में डिसिकेंट और एक व्याख्यात्मक लेबल के साथ रील को एक एल्यूमीनियम नमी-रोधी बैग में रखना शामिल है।

7.2 लेबल स्पष्टीकरण

रील लेबल में निम्नलिखित फ़ील्ड शामिल हैं: ग्राहक का उत्पाद संख्या (CPN), उत्पाद संख्या (P/N), पैकिंग मात्रा (QTY), चमकदार तीव्रता रैंक (CAT), प्रमुख तरंगदैर्ध्य रैंक (HUE), फॉरवर्ड वोल्टेज रैंक (REF), और लॉट संख्या (LOT No)।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• सजावटी और मनोरंजन प्रकाश व्यवस्था:गहरे लाल परिवेश प्रकाश, वास्तुशिल्प उच्चारण, या मंच और स्टूडियो सेटअप में विशेष प्रभाव बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।
• कृषि प्रकाश व्यवस्था:यह एक प्रमुख अनुप्रयोग है। फार रेड प्रकाश (700-750nm) पौधे के फोटोरिसेप्टर फाइटोक्रोम के साथ परस्पर क्रिया करता है, जो बीज अंकुरण, छाया परिहार और फूलों को प्रभावित करता है। इसका उपयोग अक्सर बागवानी प्रकाश व्यवस्था प्रणालियों में पौधों की वृद्धि और विकास को अनुकूलित करने के लिए लाल और नीली एलईडी के संयोजन में किया जाता है।
• सामान्य उपयोग:जबकि इसे "सामान्य" कहा जाता है, यह संभवतः संकेतक रोशनी या स्थिति रोशनी को संदर्भित करता है जहाँ एक विशिष्ट लाल रंग वांछित है, हालाँकि फार रेड स्पेक्ट्रम मानक संकेतकों के लिए कम आम है।

8.2 डिज़ाइन विचार

डिजाइनरों को ओवर-करंट को रोकने के लिए उचित निरंतर-धारा ड्राइविंग लागू करनी चाहिए या एक श्रृंखला रोकनेवाला का उपयोग करना चाहिए। थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है; 50 °C/W थर्मल प्रतिरोध के लिए सोल्डरिंग पैड से हीटसिंक या पीसीबी कॉपर पोर तक एक प्रभावी थर्मल पथ की आवश्यकता होती है ताकि कम जंक्शन तापमान बनाए रखा जा सके और दीर्घकालिक विश्वसनीयता और स्थिर प्रकाश आउटपुट सुनिश्चित किया जा सके। वांछित बीम पैटर्न प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल डिज़ाइन के लिए व्यापक व्यूइंग एंगल पर विचार किया जाना चाहिए।

9. विश्वसनीयता और परीक्षण

एक व्यापक विश्वसनीयता परीक्षण योजना रेखांकित की गई है, जो 90% आत्मविश्वास स्तर और 10% लॉट सहनशीलता प्रतिशत दोष (LTPD) के साथ आयोजित की जाती है। परीक्षणों में शामिल हैं: सोल्डर हीट प्रतिरोध, तापमान चक्रण (-40°C से +100°C), उच्च तापमान/आर्द्रता जीवन (85°C/85% RH), निम्न तापमान जीवन (-40°C), उच्च तापमान जीवन (60°C और 85°C), पल्स ON/OFF चक्रण, थर्मल शॉक, और पावर तापमान चक्रण। प्रत्येक परीक्षण की विशिष्ट स्थितियाँ, अवधि (3000 घंटे तक), नमूना आकार (8 टुकड़े), और स्वीकृति मानदंड (0 विफलताएँ अनुमेय, 1 विफलता लॉट को अस्वीकार करती है) हैं।

10. तकनीकी तुलना और विभेदन

एक ही पीएलसीसी-2 पैकेज (अक्सर सफेद प्रकाश के लिए उपयोग किया जाता है) में मानक मध्यम-शक्ति एलईडी की तुलना में, इस डिवाइस का प्राथमिक अंतर इसकी विशिष्ट एआईजीएआईएनपी अर्धचालक सामग्री है जो फार रेड स्पेक्ट्रम में उत्सर्जित होती है। जबकि मानक एलईडी नीले/हरे रंग के लिए InGaN या मानक लाल/एम्बर के लिए AlGaInP का उपयोग कर सकते हैं, यह विशिष्ट तरंगदैर्ध्य लक्ष्य (720-750nm) आला जैविक और सौंदर्य अनुप्रयोगों को पूरा करता है। इसके प्रदर्शन पैरामीटर (दक्षता, वोल्टेज) इस स्पेक्ट्रल क्षेत्र के लिए अनुकूलित हैं।

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

प्रश्न: करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर अनिवार्य क्यों है?

उत्तर: एलईडी के फॉरवर्ड वोल्टेज में एक नकारात्मक तापमान गुणांक और एक विनिर्माण सहनशीलता होती है। रेसिस्टर के बिना, आपूर्ति वोल्टेज में मामूली वृद्धि या V_F में गर्म होने के कारण कमी करंट को घातीय रूप से बढ़ा सकती है, जो अधिकतम सीमा रेटिंग से अधिक हो जाती है और डिवाइस को नष्ट कर देती है।

प्रश्न: पार्ट नंबर में बिन कोड की व्याख्या कैसे करें?

उत्तर: पार्ट नंबर संभवतः रेडियोमेट्रिक पावर (जैसे, A3, B2), फॉरवर्ड वोल्टेज (जैसे, 22, 28), और पीक वेवलेंथ (जैसे, FA4) के लिए विशिष्ट बिन को एनकोड करता है जो विशेष ऑर्डर किए गए लॉट को पूरा करता है, यह सुनिश्चित करता है कि आपको कसकर समूहीकृत विशेषताओं वाली एलईडी प्राप्त हों।

प्रश्न: क्या मैं इस एलईडी को इसकी पीक करंट (120mA) पर लगातार चला सकता हूँ?

उत्तर: नहीं। पीक फॉरवर्ड करंट रेटिंग केवल पल्स्ड ऑपरेशन (1/10 ड्यूटी साइकिल, 10ms पल्स चौड़ाई) के लिए है। निरंतर संचालन 60mA फॉरवर्ड करंट रेटिंग से अधिक नहीं होना चाहिए, चित्र 5 द्वारा उच्च तापमान पर आवश्यक डीरेटिंग पर विचार करते हुए।

12. व्यावहारिक उपयोग मामला उदाहरण

परिदृश्य: फोटोपीरियड-संवेदनशील फूल उगाने वाले वर्टिकल फार्मिंग रैक के लिए एक पूरक प्रकाश मॉड्यूल डिजाइन करना।

डिजाइन लक्ष्य फूलों को बढ़ावा देने के लिए दैनिक प्रकाश अवधि के अंत में फार रेड प्रकाश का एक छोटा विस्फोट प्रदान करना है। इन एलईडी की एक सरणी इष्टतम गर्मी अपव्यय के लिए एक धातु-कोर पीसीबी (एमसीपीसीबी) पर लगाई जाएगी। प्रति स्ट्रिंग 60mA पर सेट एक निरंतर-धारा एलईडी ड्राइवर का उपयोग किया जाएगा। व्यापक 120-डिग्री व्यूइंग एंगल जटिल द्वितीयक प्रकाशिकी के बिना अच्छी कैनोपी पैठ सुनिश्चित करता है। विशिष्ट तरंगदैर्ध्य बिन (जैसे, 730-740nm के लिए FA4) लक्षित पौधों की प्रजातियों की फाइटोक्रोम प्रतिक्रिया के आधार पर चुना जाएगा। मॉड्यूल को प्रोग्राम किया जाएगा कि मुख्य सफेद रोशनी बंद होने के 15 मिनट बाद चालू हो जाए।

13. परिचालन सिद्धांत

यह एलईडी एक अर्धचालक फोटोडायोड है जो फॉरवर्ड बायस में संचालित होता है। जब इसके फॉरवर्ड वोल्टेज (1.5-2.2V) से अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल क्रमशः n-प्रकार और p-प्रकार अर्धचालक परतों से सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। एआईजीएआईएनपी (एल्यूमीनियम गैलियम इंडियम फॉस्फाइड) से बने सक्रिय क्षेत्र के भीतर, ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं। इस पुनर्संयोजन घटना का एक महत्वपूर्ण हिस्सा इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस नामक प्रक्रिया के माध्यम से फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा जारी करता है। एआईजीएआईएनपी मिश्र धातु की विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, जो इस मामले में स्पेक्ट्रम के फार रेड भाग (720-750 nm) में है।

14. प्रौद्योगिकी रुझान

इस फार रेड डिवाइस जैसी संकीर्ण-बैंड, तरंगदैर्ध्य-विशिष्ट एलईडी का उपयोग गैर-सामान्य प्रकाश क्षेत्रों में एक बढ़ता हुआ रुझान है। बागवानी में, अनुसंधान विभिन्न पौधों के गुणों (विकास दर, आकृति विज्ञान, पोषक तत्व सामग्री, फूल) को अनुकूलित करने के लिए नीले, लाल, फार-रेड, और कभी-कभी हरे या यूवी तरंगदैर्ध्य के सटीक संयोजन का उपयोग करके "प्रकाश व्यंजनों" की ओर अग्रसर है। इससे इन विशिष्ट स्पेक्ट्रल बैंड में कुशल, विश्वसनीय एलईडी की मांग बढ़ रही है। इसके अलावा, अर्धचालक एपिटैक्सी में प्रगति इन लंबे तरंगदैर्ध्य पर कसकर तरंगदैर्ध्य बिनिंग और उच्च दक्षता की अनुमति देती है, जो ऐतिहासिक रूप से अधिक चुनौतीपूर्ण रही है। अनुकूली प्रकाश व्यवस्था प्रणालियों के लिए ऐसी एलईडी को स्मार्ट सेंसर और नियंत्रणों के साथ एकीकरण एक प्रमुख विकास दिशा का प्रतिनिधित्व करता है।