3.1mm Diffused Red LED Lamp Datasheet - 3.1mm Diameter - 2.4V Forward Voltage - 75mW Power Dissipation - English Technical Document

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक थ्रू-होल माउंटेड, डिफ्यूज़्ड लेंस एलईडी लैंप के लिए पूर्ण तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है। यह उपकरण सामान्य-उद्देश्य संकेतक और प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है, जहाँ विश्वसनीय प्रदर्शन और असेंबली में आसानी आवश्यक है। प्राथमिक घटक सामग्री AlInGaP (एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड) है, जो लाल प्रकाश उत्पादन में अपनी उच्च दक्षता और स्थिरता के लिए जानी जाती है। उत्पाद RoHS निर्देशों का अनुपालन करता है, जो इंगित करता है कि यह सीसा (Pb) जैसे खतरनाक पदार्थों से मुक्त है।

इस एलईडी के मुख्य लाभों में इसकी उच्च दीप्त तीव्रता आउटपुट शामिल है, जो मध्यम रूप से रोशन वातावरण में भी अच्छी दृश्यता सुनिश्चित करती है। इसमें कम बिजली की खपत की विशेषता है, जो इसे बैटरी से चलने वाले उपकरणों या ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है जहाँ ऊर्जा दक्षता प्राथमिकता है। अपनी कम करंट आवश्यकता के कारण यह उपकरण एकीकृत सर्किट के साथ संगत है, जो माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन या उचित करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स के साथ लॉजिक आउटपुट से सीधे ड्राइव की अनुमति देता है। 3.1mm व्यास पैकेज प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCBs) या पैनल पर माउंट करने के लिए एक बहुमुखी फॉर्म फैक्टर प्रदान करता है।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। ये रेटिंग्स 25°C के परिवेश तापमान (T_A) पर निर्दिष्ट हैं। अधिकतम निरंतर शक्ति अपव्यय 75 mW है। स्पंदित स्थितियों (1/10 ड्यूटी साइकिल, 0.1ms स्पंद चौड़ाई) के तहत अनुमेय शिखर अग्र धारा 90 mA है। अनुशंसित अधिकतम निरंतर DC अग्र धारा 30 mA है। 50°C से ऊपर 0.4 mA/°C का डीरेटिंग कारक रैखिक रूप से लागू होता है, जिसका अर्थ है कि सुरक्षित संचालन धारा तापमान बढ़ने के साथ घटती है। डिवाइस -40°C से +100°C के परिवेश तापमान सीमा के भीतर कार्य कर सकता है और -55°C से +100°C के तापमान में संग्रहित किया जा सकता है। सोल्डरिंग के लिए, लीड्स 260°C को अधिकतम 5 सेकंड तक सहन कर सकती हैं जब LED बॉडी से 2.0 mm दूर मापा जाता है।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

विशिष्ट संचालन विशेषताएँ T_A=25°C और फॉरवर्ड करंट (I_F) 20 mA, जो मानक परीक्षण स्थिति है।

• ल्यूमिनस इंटेंसिटी (I_V): न्यूनतम 85 mcd से अधिकतम 310 mcd तक होती है, जिसका सामान्य मान 240 mcd है। यह माप CIE फोटोपिक आई-रिस्पॉन्स कर्व का अनुमान लगाने वाले सेंसर और फिल्टर का उपयोग करता है।
• Viewing Angle (2θ_1/2): 60 degrees. This is the full angle at which the luminous intensity drops to half of its axial (on-axis) value, characteristic of a diffused lens which spreads light.
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 632 nm. यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर वर्णक्रमीय शक्ति वितरण सर्वोच्च है।
• प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λ_d): 617 nm से 629 nm तक की सीमा में, जिसका एक विशिष्ट मान 621 nm है। यह वह एकल तरंगदैर्ध्य है जिसे मानव आँख द्वारा अनुभव किया जाता है और जो LED के रंग (लाल) को परिभाषित करता है, जो CIE क्रोमैटिसिटी आरेख से प्राप्त होता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन अर्ध-चौड़ाई (Δλ): 20 nm. यह वर्णक्रमीय शुद्धता को दर्शाता है; एक छोटा मान अधिक एकवर्णी प्रकाश स्रोत को इंगित करेगा।
• Forward Voltage (V_F): आमतौर पर 2.4 V, I पर अधिकतम 2.4 V के साथ_F=20mA. न्यूनतम 2.0 V है।
• Reverse Current (I_R): जब रिवर्स वोल्टेज (V) लगाया जाता है तो अधिकतम 100 μA_R) 5V लगाया जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि डिवाइस रिवर्स ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है; यह परीक्षण स्थिति केवल विशेषता निर्धारण के लिए है।

3. बिनिंग सिस्टम की व्याख्या

उत्पाद को प्रमुख प्रदर्शन मापदंडों के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है, ताकि एक उत्पादन बैच के भीतर या विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए एकरूपता सुनिश्चित की जा सके।

3.1 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बिनिंग

एलईडी को तीन तीव्रता बिन में वर्गीकृत किया जाता है, जिसे 20mA पर मिलिकैंडेला (mcd) में मापा जाता है:

• बिन EF: न्यूनतम 85 mcd, अधिकतम 140 mcd.
• Bin GH: न्यूनतम 140 mcd, अधिकतम 240 mcd.
• Bin J: न्यूनतम 240 mcd, अधिकतम 310 mcd.

प्रत्येक बिन सीमा के लिए सहनशीलता ±15% है।

3.2 Dominant Wavelength Binning

रंग स्थिरता नियंत्रित करने के लिए एलईडी को उनके प्रमुख तरंगदैर्ध्य के आधार पर भी बिन किया जाता है:

• बिन H28: 617.0 nm से 621.0 nm.
• Bin H29: 621.0 nm से 625.0 nm.
• Bin H30: 625.0 nm से 629.0 nm.

प्रत्येक बिन सीमा के लिए सहनशीलता ±1 nm है। तीव्रता और तरंगदैर्ध्य के लिए विशिष्ट बिन कोड आमतौर पर पैकेजिंग पर अंकित किए जाते हैं या आपूर्तिकर्ता से उपलब्ध होते हैं, ताकि रंग- या चमक-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए सटीक चयन किया जा सके।

4. Performance Curve Analysis

जबकि PDF सामान्य विशेषता वक्रों का संदर्भ देती है, प्रदान किया गया पाठ वास्तविक ग्राफ़ शामिल नहीं करता है। मानक LED व्यवहार और दिए गए पैरामीटरों के आधार पर, इन वक्रों की प्रकृति का अनुमान लगाया जा सकता है। I-V (Current-Voltage) curve would show an exponential relationship, with the forward voltage being approximately 2.0-2.4V at the test current of 20mA. The Luminous Intensity vs. Forward Current (I_V-I_F) वक्र सामान्य संचालन सीमा में आम तौर पर रैखिक होता है, जो दर्शाता है कि प्रकाश उत्पादन धारा के सीधे अनुपात में है। दीप्त तीव्रता बनाम परिवेशी तापमान वक्र एक ऋणात्मक गुणांक दिखाएगा, जिसका अर्थ है कि जंक्शन तापमान बढ़ने पर प्रकाश उत्पादन कम हो जाता है। Spectral Distribution वक्र 632 nm की शिखर तरंगदैर्ध्य के चारों ओर केंद्रित एक घंटी के आकार का वक्र होगा, जिसकी अर्ध-चौड़ाई 20 nm है, जो लाल रंग के आउटपुट को परिभाषित करती है।

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 पैकेज आयाम

यह उपकरण एक फैलाव लेंस के साथ 3.1 मिमी व्यास के गोल पैकेज में रखा गया है। मुख्य आयामी नोटों में शामिल हैं: सभी आयाम मिलीमीटर (इंच) में हैं; जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, मानक सहनशीलता ±0.25 मिमी है; फ्लैंज के नीचे रेजिन का अधिकतम उभार 1.0 मिमी है; और लीड स्पेसिंग उस स्थान पर मापी जाती है जहां लीड पैकेज बॉडी से निकलती हैं। एक विस्तृत आयामित चित्र आम तौर पर बॉडी व्यास, लेंस आकार, लीड लंबाई और लीड व्यास दिखाएगा।

5.2 पोलैरिटी पहचान

Through-hole LEDs के लिए, ध्रुवता आमतौर पर लीड की लंबाई (लंबी लीड एनोड, पॉजिटिव होती है) या लेंस रिम या प्लास्टिक फ्लैंज पर एक सपाट स्थान द्वारा दर्शाई जाती है। कैथोड (नेगेटिव) आमतौर पर छोटी लीड या सपाट स्थान वाले किनारे से संबंधित होता है।

5.3 Packing Specification

एलईडी को एंटी-स्टैटिक बैग में पैक किया जाता है। मानक पैकिंग मात्रा प्रति बैग 1000, 500, 200, या 100 टुकड़े हैं। ऐसे दस बैग एक आंतरिक कार्टन में रखे जाते हैं, जिसकी कुल मात्रा 10,000 टुकड़े होती है। अंत में, आठ आंतरिक कार्टन एक बाहरी शिपिंग कार्टन में पैक किए जाते हैं, जिससे प्रति बाहरी कार्टन कुल 80,000 टुकड़े होते हैं। यह ध्यान दिया जाता है कि प्रत्येक शिपिंग लॉट में, केवल अंतिम पैक ही पूर्ण पैक नहीं हो सकता है।

6. Soldering and Assembly Guidelines

6.1 Storage Conditions

एलईडी को 30°C से अधिक नहीं और 70% सापेक्ष आर्द्रता वाले वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए। यदि उन्हें उनकी मूल नमी-रोधी पैकेजिंग से निकाल दिया जाता है, तो उन्हें तीन महीने के भीतर उपयोग करने की सिफारिश की जाती है। मूल बैग के बाहर लंबी अवधि के संग्रहण के लिए, नमी अवशोषण को रोकने के लिए उन्हें डिसिकेंट के साथ एक सील कंटेनर में या नाइट्रोजन वातावरण वाले डिसिकेटर में रखा जाना चाहिए।

6.2 Lead Forming

यदि लीड को मोड़ने की आवश्यकता हो, तो यह सामान्य कमरे के तापमान पर ही किया जाना चाहिए और पहले सोल्डरिंग। मोड़ एलईडी लेंस के आधार से कम से कम 3 मिमी दूर एक बिंदु पर बनाया जाना चाहिए। मोड़ते समय लीड फ्रेम के आधार को फुलक्रम के रूप में उपयोग नहीं किया जाना चाहिए ताकि एपॉक्सी सील पर तनाव से बचा जा सके। पीसीबी असेंबली के दौरान, न्यूनतम क्लिंचिंग बल का उपयोग किया जाना चाहिए।

6.3 Soldering Process

इस थ्रू-होल लैंप प्रकार के लिए, वेव सोल्डरिंग या आयरन से हैंड सोल्डरिंग उपयुक्त प्रक्रियाएं हैं। इन्फ्रारेड (IR) रीफ्लो की अनुशंसा नहीं की जाती है। एपॉक्सी को लीड्स पर चढ़ने से रोकने और थर्मल क्षति से बचने के लिए, लेंस के आधार से सोल्डर पॉइंट तक न्यूनतम 3mm का क्लीयरेंस बनाए रखना चाहिए। LED लेंस को सोल्डर में डुबोया नहीं जाना चाहिए।

अनुशंसित सोल्डरिंग शर्तें:

• सोल्डरिंग आयरन: अधिकतम तापमान 350°C, प्रति लीड अधिकतम सोल्डरिंग समय 3 सेकंड (केवल एक बार)।
• वेव सोल्डरिंग: अधिकतम प्री-हीट तापमान 60 सेकंड तक के लिए 100°C। अधिकतम सोल्डर वेव तापमान 260°C, अधिकतम संपर्क समय 5 सेकंड।

अत्यधिक तापमान या समय लेंस विरूपण या विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है।

7. Application Recommendations

7.1 Intended Use and Cautions

यह एलईडी सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए डिज़ाइन की गई है, जिसमें कार्यालय उपकरण, संचार उपकरण और घरेलू अनुप्रयोग शामिल हैं। सुरक्षा-महत्वपूर्ण या उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है, जहां विफलता जीवन या स्वास्थ्य को खतरे में डाल सकती है (जैसे, विमानन, चिकित्सा जीवन-समर्थन, परिवहन नियंत्रण), बिना पूर्व परामर्श और योग्यता के।

7.2 Drive Circuit Design

एलईडी करंट-संचालित उपकरण हैं। समानांतर में कई एलईडी चलाते समय एकसमान चमक सुनिश्चित करने के लिए, यह दृढ़तापूर्वक अनुशंसित प्रत्येक LED के साथ श्रृंखला में एक अलग करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर (सर्किट मॉडल A) का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। वोल्टेज स्रोत से सीधे समानांतर में LEDs चलाना (सर्किट मॉडल B) हतोत्साहित किया जाता है क्योंकि अलग-अलग LEDs के बीच फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) विशेषता में छोटे अंतर करंट शेयरिंग में महत्वपूर्ण अंतर पैदा कर सकते हैं और परिणामस्वरूप, असमान चमक हो सकती है। श्रृंखला रेसिस्टर मान की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जा सकती है: R = (V_supply - V_F) / I_F, जहाँ I_F वांछित अग्र धारा है (उदाहरण के लिए, 20mA).

7.3 Electrostatic Discharge (ESD) Protection

ये एलईडी इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज से क्षति के प्रति संवेदनशील हैं। हैंडलिंग और असेंबली के दौरान सावधानियां बरतनी चाहिए:

• ऑपरेटरों को ग्राउंडेड कलाई पट्टियाँ या एंटी-स्टैटिक दस्ताने पहनने चाहिए।
• सभी उपकरण, कार्य स्टेशन और भंडारण रैक को उचित रूप से ग्राउंडेड किया जाना चाहिए।
• प्लास्टिक लेंस की सतह पर जमा हो सकने वाले स्थैतिक आवेश को निष्प्रभावित करने के लिए आयनकारी का उपयोग करें।

ESD क्षति उच्च रिवर्स लीकेज करंट, असामान्य रूप से कम फॉरवर्ड वोल्टेज, या कम करंट पर प्रकाशित होने में विफलता के रूप में प्रकट हो सकती है।

8. सफाई

यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई आवश्यक हो, तो केवल आइसोप्रोपाइल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स का उपयोग करना चाहिए। तीव्र रसायन या अल्ट्रासोनिक सफाई एपॉक्सी लेंस या आंतरिक संरचना को क्षतिग्रस्त कर सकती है।

9. Technical Comparison and Considerations

GaAsP (गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड) जैसी पुरानी तकनीकों की तुलना में, यह AlInGaP डिवाइस काफी अधिक दीप्त दक्षता प्रदान करता है, जिससे समान इनपुट करंट के लिए अधिक चमक मिलती है। स्पष्ट या वाटर-क्लियर लेंस की तुलना में फैलाव लेंस एक व्यापक, अधिक समान देखने का कोण प्रदान करता है, जो स्टेटस संकेतकों के लिए आदर्श है जिन्हें विभिन्न कोणों से देखने की आवश्यकता होती है। 3.1mm आकार एक सामान्य उद्योग मानक है, जो छोटे 2mm या 3mm एलईडी, या बड़े 5mm और 10mm प्रकारों की तुलना में प्रकाश उत्पादन और बोर्ड स्थान खपत के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

Q: पीक वेवलेंथ और डॉमिनेंट वेवलेंथ में क्या अंतर है?
A: पीक वेवलेंथ (λ_P=632nm) एलईडी द्वारा उत्सर्जित प्रकाश स्पेक्ट्रम का भौतिक शिखर है। डॉमिनेंट वेवलेंथ (λ_d=~621nm) मानवीय रंग धारणा (CIE चार्ट) पर आधारित एक परिकलित मान है जो दृश्य रंग को परिभाषित करता है। ये अक्सर अलग-अलग होते हैं।

Q: क्या मैं इस LED को बिना श्रृंखला रोकनेवाला (सीरीज़ रेसिस्टर) के चला सकता हूँ?
A: नहीं। LED को सीधे वोल्टेज स्रोत से जोड़ने से अत्यधिक धारा प्रवाह, अत्यधिक गर्म होना और तत्काल विफलता होने की संभावना है। धारा नियमन के लिए एक श्रृंखला रोकनेवाला (सीरीज़ रेसिस्टर) अनिवार्य है।

Q: बिनिंग सिस्टम क्यों है?
A: निर्माण में भिन्नताएँ प्रदर्शन में मामूली अंतर पैदा करती हैं। बिनिंग एलईडी को सख्ती से नियंत्रित मापदंडों (चमक, रंग) वाले समूहों में वर्गीकृत करती है, जिससे डिज़ाइनर उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बिन का चयन कर सकते हैं जिनमें एकरूपता की आवश्यकता होती है।

Q: यदि मैं Absolute Maximum Ratings से अधिक हो जाऊं तो क्या होगा?
A: इन सीमाओं से परे, यहाँ तक कि थोड़े समय के लिए भी, संचालन से अपरिवर्तनीय क्षति हो सकती है, जैसे प्रकाश उत्पादन में कमी, रंग परिवर्तन, या पूर्ण विफलता। हमेशा एक सुरक्षा मार्जिन के साथ डिज़ाइन करें।

11. Design and Usage Case Study

परिदृश्य: एक उपभोक्ता ऑडियो एम्पलीफायर के लिए एक मल्टी-इंडिकेटर पैनल डिजाइन करना। पैनल को 10 लाल पावर/स्टेटस इंडिकेटर की आवश्यकता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी एलईडी की चमक और रंग समान हों, डिजाइनर आपूर्तिकर्ता से एक ही इंटेंसिटी बिन (जैसे, GH बिन: 140-240 mcd) और एक ही वेवलेंथ बिन (जैसे, H29: 621-625 nm) से एलईडी निर्दिष्ट करता है। बोर्ड पर एक 5V रेल उपलब्ध है। V_F का 2.4V और एक लक्ष्य I_F 20mA के लिए, श्रृंखला रोकनेवाला की गणना की जाती है: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 ओम। एक मानक 130Ω या 150Ω रोकनेवाला चुना जाता है। प्रत्येक LED का अपना रोकनेवाला एम्पलीफायर के माइक्रोकंट्रोलर से ट्रांजिस्टर या GPIO पिन द्वारा नियंत्रित, 5V रेल से जुड़ा होता है। असेंबली के दौरान, तकनीशियन ESD-सुरक्षित प्रथाओं का उपयोग करते हैं और प्रति लीड 2 सेकंड से कम समय के लिए 320°C पर एलईडी को हाथ से सोल्डर करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि लेंस से 3mm की दूरी बनी रहे।

12. कार्य सिद्धांत

एक LED एक अर्धचालक डायोड है। जब इसके बैंडगैप से अधिक एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो सक्रिय क्षेत्र (इस मामले में AlInGaP परत) में इलेक्ट्रॉन और होल पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करता है। विशिष्ट सामग्री संरचना (AlInGaP) बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो सीधे उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) को परिभाषित करती है—इस उदाहरण में, लाल स्पेक्ट्रम में। विसरित एपॉक्सी लेंस में बिखरने वाले कण होते हैं जो उत्सर्जित फोटॉनों की दिशा को यादृच्छिक कर देते हैं, जिससे एक स्पष्ट लेंस की तुलना में एक व्यापक, नरम बीम पैटर्न बनता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

LED प्रौद्योगिकी का सामान्य रुझान उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन), बेहतर रंग प्रतिपादन और अधिक विश्वसनीयता की ओर है। संकेतक-प्रकार के एलईडी के लिए, लघुकरण जारी है (जैसे, 1.6 मिमी, 1.0 मिमी पैकेज)। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करने के लिए व्यापक और अधिक सुसंगत दृश्य कोणों और सख्त बिनिंग सहनशीलता पर भी बढ़ता जोर दिया जा रहा है। इसके अलावा, स्थिरता के लिए प्रयास जीवनचक्र भर में कम पर्यावरणीय प्रभाव वाली सामग्रियों और प्रक्रियाओं को बढ़ावा देता है।