3.1 मिलीमीटर थ्रू-होल रेड एलईडी डेटाशीट - ल्यूमिनस इंटेंसिटी 180-400 एमसीडी - वोल्टेज 2.4V - पावर डिसिपेशन 75mW

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ 3.1 मिलीमीटर व्यास वाले सीधे प्लग-इन पैकेज में उपलब्ध एक उच्च दक्षता, कम बिजली खपत वाले लाल एलईडी (LED) के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण AlInGaP चिप को प्रकाश स्रोत के रूप में उपयोग करता है, जो एक पारदर्शी लेंस के भीतर सील किया गया है। इसका डिज़ाइन मुद्रित सर्किट बोर्ड (PCB) या पैनल पर लचीले ढंग से स्थापित करने के लिए उपयुक्त है, और इसकी कम धारा आवश्यकता के कारण एकीकृत सर्किट के साथ अच्छी संगतता रखता है। इसके प्रमुख अनुप्रयोग लक्ष्यों में विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरण शामिल हैं जिनमें विश्वसनीय, दृश्यमान संकेत संकेतन के लिए सामान्य संकेतक प्रकाश की आवश्यकता होती है।

1.1 मुख्य लाभ

• उच्च चमकदार तीव्रता:20mA फॉरवर्ड करंट पर, टाइपिकल आउटपुट 400 मिलीकैंडेला (mcd) तक पहुंच सकता है, जो उच्च दृश्यता सुनिश्चित करता है।
• उच्च ऊर्जा दक्षता:कम बिजली की खपत की विशेषता है, मानक ड्राइव करंट पर कुशलता से संचालित होता है।
• कॉम्पैक्ट और बहुमुखी:3.1 मिलीमीटर पैकेज सीमित स्थान वाले डिजाइन में लचीले एकीकरण की सुविधा देता है।
• ड्राइव संगतता:कम करंट लॉजिक सर्किट द्वारा सीधे ड्राइव करने के लिए उपयुक्त, सिस्टम डिजाइन को सरल बनाता है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकती हैं। इन स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं है।

• शक्ति अपव्यय (P_D):अधिकतम 75 mW। यह LED पैकेज द्वारा सहन की जा सकने वाली कुल शक्ति है, जिसकी गणना फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) × फॉरवर्ड करंट (I_F) के रूप में की जाती है।
• फॉरवर्ड करंट:30 mA से अधिक की प्रत्यक्ष धारा (I) की अनुमति नहीं है।_F)। केवल पल्स स्थितियों में (ड्यूटी साइकिल 1/10, पल्स चौड़ाई 0.1ms) 90 mA तक की उच्चतर पीक फॉरवर्ड करंट की अनुमति है।
• थर्मल डेरेटिंग:जब पर्यावरण का तापमान (T_A) 50°C से अधिक तापमान पर, अधिकतम अनुमत डीसी फॉरवर्ड करंट को प्रति डिग्री सेल्सियस 0.4 mA की दर से रैखिक रूप से कम किया जाना चाहिए।
• Reverse Voltage (V_R):5 V. इस वोल्टेज से अधिक रिवर्स बायस में जंक्शन ब्रेकडाउन हो सकता है।
• Temperature Range:डिवाइस का कार्यशील तापमान सीमा -40°C से +100°C तक है, और भंडारण तापमान सीमा -55°C से +100°C तक है।
• वेल्डिंग तापमान:पिन 260°C पर 5 सेकंड तक सहन कर सकते हैं, जब एलईडी बॉडी से 1.6 मिमी की दूरी पर मापा जाता है।

2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ

ये पैरामीटर परिवेश के तापमान (T_A) 25°C पर मापे गए हैं, जो डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।

• चमक तीव्रता (I_V):I_F= 20mA पर, न्यूनतम 180 mcd से विशिष्ट 400 mcd तक की सीमा में। माप CIE फोटोपिक प्रतिक्रिया वक्र का पालन करता है।
• देखने का कोण (2θ_1/2):45 डिग्री। यह वह पूर्ण कोण है जब प्रकाश की तीव्रता अपने अक्षीय शिखर मान की आधी हो जाती है।
• तरंगदैर्ध्य:शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_P) का विशिष्ट मान 632 nm है। अनुभूत रंग निर्धारित करने वाली प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λ_d) का विशिष्ट मान 624 nm है। वर्णक्रमीय बैंडविड्थ (Δλ) 20 nm है।
• अग्र वोल्टेज (V_F):) का विशिष्ट मान 2.4V है, I_F= 20mA पर अधिकतम मान 2.4V है।
• पश्च धारा (I_R):) 5V पश्च वोल्टेज (V_R) लागू होने पर अधिकतम 100 µA है।
• कैपेसिटेंस (C):शून्य बायस और 1MHz आवृत्ति पर मापा गया, विशिष्ट मान 40 pF है।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

एलईडी को प्रमुख प्रकाशिक मापदंडों के आधार पर बिन किया जाता है, ताकि एक ही उत्पादन बैच के भीतर एकरूपता सुनिश्चित हो। मॉडल LTL1CHJETNN में बिनिंग कोड शामिल है।

3.1 दीप्ति तीव्रता ग्रेडिंग

इकाई: mcd (20mA पर मापा गया)। प्रत्येक बिन सीमा के लिए सहनशीलता ±15% है।

• HJ बिन:180 mcd (न्यूनतम) से 310 mcd (अधिकतम)। मॉडल इंगित करता है कि यह एलईडी HJ ग्रेड से संबंधित है।
• KL ग्रेड: 310 mcd से 520 mcd।
• MN ग्रेड: 520 mcd से 880 mcd।

3.2 प्रमुख तरंगदैर्ध्य ग्रेडिंग

इकाई: nm (20mA पर मापा गया)। प्रत्येक ग्रेड सीमा की सहनशीलता ±1nm है। मॉडल द्वारा तरंगदैर्ध्य ग्रेड निर्दिष्ट नहीं किया गया है, इसलिए डिवाइस 624 nm के विशिष्ट मान का उपयोग करता है।

• H27 ग्रेड: 613.5 nm से 617.0 nm
• H28 बैंड: 617.0 nm से 621.0 nm
• H29 बैंड: 621.0 nm से 625.0 nm
• H30 बैंड: 625.0 nm से 629.0 nm
• H31 बैंड: 629.0 nm से 633.0 nm

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में विशिष्ट विशेषता वक्रों का उल्लेख किया गया है, जो प्रमुख पैरामीटरों के बीच संबंधों को ग्राफिक रूप से दर्शाते हैं और डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

• I-V कर्व (करंट vs. वोल्टेज):फॉरवर्ड वोल्टेज और करंट के बीच घातांकीय संबंध दर्शाता है। 20mA पर विशिष्ट V_Fमान 2.4V इस कर्व पर एक बिंदु है।
• ल्यूमिनस इंटेंसिटी vs. फॉरवर्ड करंट:दर्शाता है कि कैसे प्रकाश उत्पादन करंट बढ़ने के साथ बढ़ता है, कार्यशील सीमा में आमतौर पर लगभग रैखिक संबंध होता है।
• ल्यूमिनस इंटेंसिटी vs. परिवेश तापमान:बताता है कि कैसे जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ प्रकाश उत्पादन कम हो जाता है, थर्मल प्रबंधन के महत्व पर जोर देता है।
• स्पेक्ट्रल डिस्ट्रीब्यूशन:तरंगदैर्ध्य के सापेक्ष सापेक्ष तीव्रता का ग्राफ, लगभग 632 nm पर शिखर दिखाता है, जिसकी अर्ध-चौड़ाई 20 nm है, शुद्ध लाल प्रकाश की पुष्टि करता है।

5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग सूचना

5.1 पैकेज आयाम

LED 3.1 मिलीमीटर व्यास के बेलनाकार पैकेज में निर्मित है। प्रमुख आयामी विवरण में शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में हैं (कोष्ठक में इंच)।
• जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सामान्य सहनशीलता ±0.25mm (±0.010") है।
• फ्लैंज के नीचे रेजिन का अधिकतम प्रोट्रूज़न 1.0mm (0.04") है।
• लीड पिच को उस स्थान पर मापा जाता है जहां लीड पैकेज बॉडी से बाहर निकलती है।

5.2 ध्रुवीयता पहचान

थ्रू-होल LED के लिए, लंबी लीड आमतौर पर एनोड (सकारात्मक) को इंगित करती है। कैथोड (नकारात्मक) आमतौर पर LED लेंस पर एक फ्लैट एज या छोटी लीड द्वारा इंगित किया जाता है। इस घटक के विशिष्ट पोलैरिटी अंकन की पुष्टि के लिए कृपया इस स्पेसिफिकेशन शीट में चित्र देखें।

6. सोल्डरिंग एवं असेंबली मार्गदर्शिका

6.1 पिन फॉर्मिंग

• बेंड पॉइंट LED लेंस बेस से कम से कम 3 मिमी दूर होना चाहिए।
• लीड फ्रेम के बेस को फुलक्रम के रूप में उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।
• मोल्डिंग कमरे के तापमान पर की जानी चाहिए, और在सोल्डरिंग प्रक्रिया से पहले पूरी की जानी चाहिए।
• यांत्रिक तनाव से बचने के लिए पीसीबी असेंबली के दौरान न्यूनतम क्लैंपिंग बल का उपयोग किया जाना चाहिए।

6.2 वेल्डिंग प्रक्रिया

• लेंस बेस से सोल्डर पॉइंट तक न्यूनतम 2 मिमी की दूरी बनाए रखें।
• लेंस को सोल्डर में डुबोने से बचें।
• एलईडी के सोल्डरिंग से गर्म होने पर पिन पर तनाव न डालें।
• अनुशंसित सोल्डरिंग शर्तें:
  • सोल्डरिंग आयरन:अधिकतम तापमान 300°C, अधिकतम समय 3 सेकंड (केवल एक बार)।
  • वेव सोल्डरिंग:प्रीहीट अधिकतम 100°C, अधिकतम 60 सेकंड; सोल्डर वेव अधिकतम 260°C, अधिकतम 10 सेकंड।
• चेतावनी:अत्यधिक तापमान या समय लेंस के विरूपण या विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है।

6.3 भंडारण और संचालन

• भंडारण:पर्यावरणीय तापमान 30°C से अधिक न हो और सापेक्षिक आर्द्रता 70% से अधिक न हो, ऐसी सलाह दी जाती है।
• शेल्फ लाइफ:मूल पैकेजिंग से निकाले गए LED को तीन महीने के भीतर उपयोग कर लेना चाहिए। लंबे समय तक भंडारण के लिए, सीलबंद कंटेनर या नाइट्रोजन वातावरण का उपयोग करें।
• सफाई:आवश्यकता पड़ने पर आइसोप्रोपिल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स का उपयोग किया जा सकता है।

7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

7.1 पैकेजिंग विनिर्देश

ESD क्षति से बचाने के लिए LED को एंटी-स्टैटिक बैग में पैक किया जाता है।

• पैकेजिंग बैग: प्रति बैग 1000, 500 या 250 पीस।
• आंतरिक बॉक्स: 10 पैकेजिंग बैग, कुल 10,000 पीस।
• बाहरी कार्टन: 8 आंतरिक बॉक्स, प्रति शिपमेंट कुल 80,000 पीस। बैच में अंतिम बैग अपूर्ण हो सकता है।

8. एप्लिकेशन डिज़ाइन सुझाव

8.1 ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन

LED एक करंट-ड्रिवन डिवाइस है। समान चमक सुनिश्चित करने के लिए, विशेष रूप से कई LED को समानांतर में जोड़ते समय, प्रत्येक LED के साथ श्रृंखला में एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर जोड़ना आवश्यक है।

• अनुशंसित सर्किट (मॉडल A):प्रत्येक LED का अपना स्वतंत्र श्रृंखला रेसिस्टर होता है। यह विभिन्न LED के बीच फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) के अंतर की क्षतिपूर्ति करता है, यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक LED को समान करंट मिले और इस प्रकार समान चमक उत्पन्न हो।
• अनुशंसित नहीं सर्किट (मॉडल B):एक ही रोकनेवाला के साथ कई एलईडी को समानांतर में जोड़ने की अनुशंसा नहीं की जाती है। V_Fमें मामूली अंतर महत्वपूर्ण वर्तमान असंतुलन का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप असमान चमक होती है।

श्रृंखला रोकनेवाला मूल्य (R_S) ओम के नियम का उपयोग करके गणना की जाती है: R_S= (V_{सप्लाई}- V_F) / I_F। एक विशिष्ट V_Fमान 2.4V, वांछित I_Fमान 20mA, बिजली आपूर्ति वोल्टेज 5V: R_S= (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω। मानक 130Ω या 150Ω रोकनेवाला दोनों उपयुक्त हैं।

8.2 इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा

LED इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील है। सावधानी बरतनी आवश्यक है:

• ऑपरेटर को ग्राउंडेड कलाई पट्टा या एंटीस्टैटिक दस्ताने पहनने चाहिए।
• सभी उपकरण, कार्यक्षेत्र और भंडारण रैक को ठीक से ग्राउंडेड होना चाहिए।
• प्लास्टिक लेंस पर जमा हो सकने वाले स्थिर विद्युत आवेश को बेअसर करने के लिए आयन पंखे का उपयोग करें।
• कार्यान्वयन कर्मियों के लिए ESD प्रमाणन जाँच सूची लागू करें और कार्य क्षेत्र में उचित पहचान चिह्न स्थापित करें।

8.3 अनुप्रयोग दायरा और सावधानियां

यह LED सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (कार्यालय, संचार, घरेलू) के लिए उपयुक्त है। उन अनुप्रयोगों के लिए जहाँ विफलता जीवन या स्वास्थ्य को खतरे में डाल सकती है (विमानन, चिकित्सा, सुरक्षा प्रणाली), उपयोग से पहले विशेष परामर्श और अनुमोदन आवश्यक है। यह इस बात को रेखांकित करता है कि यह घटक सामान्य संकेतन के लिए उपयुक्त है, लेकिन आगे के प्रमाणन के बिना सुरक्षा-महत्वपूर्ण भूमिकाओं के लिए उपयुक्त नहीं है।

9. तकनीकी तुलना और विभेदन

GaAsP (गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड) जैसी पुरानी तकनीक वाले लाल LED की तुलना में, यह AlInGaP डिवाइस काफी अधिक प्रकाश उत्सर्जन दक्षता प्रदान करता है, जिससे समान धारा पर अधिक चमकदार आउटपुट प्राप्त होता है। 3.1 मिलीमीटर पैकेजिंग एक सामान्य उद्योग मानक है, जो मौजूदा PCB लेआउट और पैनल कटआउट के साथ व्यापक संगतता सुनिश्चित करती है। विस्तृत बिनिंग प्रणाली डिजाइनरों को पूर्वानुमेय प्रदर्शन पैरामीटर प्रदान करती है, जो अनबिनेड या ढीले विनिर्देश वाले घटकों की तुलना में एक लाभ है। इस विशिष्टता पत्रक में शामिल व्यापक अनुप्रयोग नोट्स (ESD, सोल्डरिंग, ड्राइविंग विधियाँ) अच्छी तरह से प्रलेखित घटकों की पहचान हैं, जिनका उद्देश्य क्षेत्र विश्वसनीयता सुनिश्चित करना है।

10. सामान्य प्रश्न (FAQ)

10.1 5V बिजली आपूर्ति का उपयोग करते समय कितने ओम का प्रतिरोधक लगाना चाहिए?

20mA के विशिष्ट फॉरवर्ड करंट और 2.4V फॉरवर्ड वोल्टेज के लिए, 130Ω रेसिस्टर का उपयोग करें। कृपया हमेशा अपने विशिष्ट पावर सप्लाई वोल्टेज और वांछित करंट के आधार पर गणना करें।

10.2 क्या मैं एक ही रेसिस्टर से कई LED ड्राइव कर सकता हूँ?

अनुशंसित नहीं है। समानांतर कनेक्शन में, चमक की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक LED के लिए एक अलग करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना आवश्यक है।

10.3 व्यूइंग एंगल (दृश्य कोण) महत्वपूर्ण क्यों है?

45 डिग्री का व्यूइंग एंगल इंगित करता है कि लाइट बीम अपेक्षाकृत केंद्रित है। वाइड-एंगल प्रकाश व्यवस्था के लिए, डिफ्यूज़िंग लेंस या अधिक चौड़े व्यूइंग एंगल वाला LED (जैसे 120°) अधिक उपयुक्त होगा। यह LED दिशात्मक संकेतन के लिए आदर्श है।

10.4 तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?

तापमान बढ़ने के साथ चमक की तीव्रता कम हो जाती है। एक समान चमक बनाए रखने के लिए, यदि LED उच्च तापमान वाले वातावरण या उच्च धारा में काम कर रहा है, तो थर्मल प्रबंधन पर विचार करें। 50°C से अधिक पर 0.4 mA/°C के डीरेटिंग फैक्टर को लागू करना आवश्यक है।

11. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी विश्लेषण

परिदृश्य:दस समान लाल LED का उपयोग करके "सिस्टम चालू है" प्रदर्शित करने वाला एक स्टेटस इंडिकेटर पैनल डिज़ाइन करें।

डिज़ाइन चरण:

1. पावर सप्लाई:एक स्थिर 5V DC पावर रेल का उपयोग करें।
2. करंट चयन:I चुनें_F= 20mA, 30mA अधिकतम सीमा के भीतर अच्छी चमक प्राप्त करने के लिए।
3. सर्किट टोपोलॉजी:सभी दस एलईडी को 5V पावर रेल के समानांतर कनेक्ट करें।
4. करंट लिमिटेशन:प्रत्येक LED के एनोड के साथ श्रृंखला में एक 130Ω रेसिस्टर जोड़ें।
5. पावर गणना:प्रत्येक LED की पावर: P = V_F× I_F≈ 2.4V × 0.02A = 48mW, जो 75mW की अधिकतम सीमा से काफी कम है। पावर सप्लाई का कुल करंट: 10 × 20mA = 200mA।
6. लेआउट:PCB डिज़ाइन में 3mm पिन बेंड रेडियस और 2mm सोल्डरिंग क्लीयरेंस सुनिश्चित करें। एक मजबूत कॉमन ग्राउंड प्लेन प्रदान करें।
7. असेंबली:निर्दिष्ट वेव सोल्डरिंग प्रोफाइल का पालन करें ताकि थर्मल क्षति से बचा जा सके।

यह विधि सभी संकेतक लैंपों की चमक को समान सुनिश्चित करती है और विश्वसनीय दीर्घकालिक संचालन प्राप्त करती है।

12. कार्य सिद्धांत

LED एक अर्धचालक डायोड है। जब इसके जंक्शन क्षमता (इस AlInGaP डिवाइस के लिए लगभग 2.4V) से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल अर्धचालक चिप के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। अर्धचालक की विशिष्ट सामग्री संरचना (AlInGaP) उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) निर्धारित करती है, इस मामले में लाल स्पेक्ट्रम (प्रमुख तरंगदैर्ध्य लगभग 624 nm)। पारदर्शी एपॉक्सी राल लेंस अर्धचालक चिप की सुरक्षा के लिए, प्रकाश आउटपुट बीम को आकार देने (45° व्यूइंग एंगल) और चिप की प्रकाश निष्कर्षण दक्षता बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

AlInGaP सामग्री का उपयोग पुरानी LED तकनीकों की तुलना में प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है, जो उच्च दक्षता और बेहतर तापमान स्थिरता प्रदान करता है। उद्योग के रुझान उच्च दक्षता वाली सामग्रियों और पैकेजिंग की ओर विकसित हो रहे हैं। हालांकि इस 3.1mm LED जैसे थ्रू-होल घटक प्रोटोटाइपिंग, मरम्मत और कुछ ऐसे अनुप्रयोगों के लिए जहां मजबूत यांत्रिक माउंटिंग की आवश्यकता होती है, अभी भी महत्वपूर्ण हैं, व्यापक बाजार सतह माउंट डिवाइस (SMD) पैकेज (जैसे 0603, 0805, 3528) की ओर महत्वपूर्ण रूप से स्थानांतरित हो गया है। SMD LED में स्वचालित असेंबली, सर्किट बोर्ड स्थान बचत और थर्मल प्रबंधन के लाभ हैं। हालांकि, थ्रू-होल LED शैक्षिक वातावरण, शौक़ीन परियोजनाओं और ऐसे अनुप्रयोगों में जहां मैनुअल सोल्डरिंग या उच्च यांत्रिक बंधन शक्ति पसंद की जाती है, प्रासंगिक बने हुए हैं।