3020 Series Single Chip 0.2W White LED Datasheet - आयाम 3.0x2.0mm - वोल्टेज 3.2V - पावर 0.2W - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

3020 series ek compact, high-performance surface-mount device (SMD) LED hai jo general lighting applications ke liye design kiya gaya hai jismein bharosemand aur energy-efficient white light sources ki aavashyakta hoti hai. Yeh single-chip, 0.2W white LED luminous efficacy, thermal performance, aur cost-effectiveness mein santulan pradaan karta hai, jisse yeh commercial aur industrial lighting products ki vistrit shreni ke liye upayukt hai.

Iske mukhya laabh mein 3.0mm x 2.0mm ka compact footprint, 110 degrees ka vistaarit drishtikon, aur standard reflow soldering processes ke liye upayukt mazboot nirmaan shaamil hai. Lakshya bazaar mein backlighting units, decorative lighting, indicator lights, aur vibhinn consumer electronics aur signage mein sammilit kiya jaana shaamil hai.

2. Technical Parameters and Specifications

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स (T_s=25°C)

निम्नलिखित मापदंड उन सीमाओं को परिभाषित करते हैं जिनके परे LED को स्थायी क्षति हो सकती है। इन स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं है।

• Forward Current (I_F): 80 mA (Continuous)
• Forward Pulse Current (I_FP): 120 mA (पल्स चौड़ाई ≤10ms, ड्यूटी साइकिल ≤1/10)
• Power Dissipation (P_D): 280 mW
• Operating Temperature (T_opr): -40°C to +80°C
• Storage Temperature (T_stg): -40°C to +80°C
• Junction Temperature (T_j): 125°C
• Soldering Temperature (T_sld): 230°C या 260°C पर 10 सेकंड के लिए (रीफ्लो)

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ (T_s=25°C, I_F=60mA)

ये मानक परीक्षण स्थितियों के तहत विशिष्ट प्रदर्शन पैरामीटर हैं।

• Forward Voltage (V_F): Typical 3.2V, Maximum 3.5V
• Reverse Voltage (V_R): 5V
• Reverse Current (I_R): Maximum 10 µA
• Viewing Angle (2θ_1/2): 110°

3. Binning System Explanation

उत्पाद को बिन में वर्गीकृत किया जाता है ताकि किसी एप्लिकेशन के भीतर रंग और चमक की एकरूपता सुनिश्चित हो सके। ऑर्डरिंग कोड इन बिनों को परिभाषित करता है।

3.1 Model Numbering Rule

पार्ट नंबर संरचना है: T [Shape Code] [Chip Count] [Lens Code] [Internal Code] - [Flux Code] [CCT Code]। उदाहरण के लिए, T3400SLA एक 3020 आकार (34), एकल लो-पावर चिप (S), लेंस नहीं (00), आंतरिक कोड A से मेल खाता है, जिसमें अंतिम प्रत्यय द्वारा परिभाषित विशिष्ट फ्लक्स और CCT बिन होते हैं।

3.2 Correlated Color Temperature (CCT) Binning

रंग की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को सीआईई आरेख पर विशिष्ट वर्णिकता दीर्घवृत्तों में वर्गीकृत किया जाता है। मानक आदेश वर्ग हैं:

• 2725K ±145K (Bin 27M5)
• 3045K ±175K (Bin 30M5)
• 3985K ±275K (Bin 40M5)
• 5028K ±283K (Bin 50M5)
• 5665K ±355K (Bin 57M7)
• 6530K ±510K (Bin 65M7)

प्रत्येक बिन को एक दीर्घवृत्त केंद्र बिंदु (x, y), प्रमुख/लघु अक्ष त्रिज्या और घूर्णन कोण द्वारा परिभाषित किया जाता है, जो कड़े रंग नियंत्रण के लिए 5-चरण या 7-चरण MacAdam दीर्घवृत्त मानकों का अनुपालन करता है।

3.3 Luminous Flux Binning

Flux को 60mA पर न्यूनतम मान द्वारा बिन किया गया है। तालिकाएँ Warm White (2700-3700K), Neutral White (3700-5000K), और Cool White (5000-7000K) के लिए न्यूनतम और विशिष्ट फ्लक्स रेंज को परिभाषित करती हैं, जो प्रत्येक मानक (CRI≥70) और उच्च-रंग-प्रतिपादन (CRI≥80) संस्करणों में उपलब्ध हैं। कोड D1 (उदाहरण के लिए, 18-19 lm min) से D8 (उदाहरण के लिए, 25-26 lm min) तक होते हैं।

3.4 Forward Voltage Binning

To aid in current matching in multi-LED designs, V_F 0.1V के चरणों में बिन किया गया है। बिन हैं: B (2.8-2.9V), C (2.9-3.0V), D (3.0-3.1V), E (3.1-3.2V), F (3.2-3.3V), G (3.3-3.4V), H (3.5-3.6V).

3.5 मापन सहनशीलताएँ

• Luminous Flux: ±7%
• Forward Voltage: ±0.08V
• Color Rendering Index (CRI): ±2
• Chromaticity Coordinates: ±0.005

4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

4.1 करंट-वोल्टेज (I-V) करैक्टरिस्टिक कर्व

ग्राफ फॉरवर्ड वोल्टेज और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध दर्शाता है। वक्र एक GaN-आधारित LED के लिए विशिष्ट है, जो टर्न-ऑन वोल्टेज (~2.7V) के बाद एक घातीय वृद्धि प्रदर्शित करता है। अनुशंसित 60mA पर संचालन से इष्टतम दक्षता और दीर्घायु सुनिश्चित होती है, जो उच्च-धारा क्षेत्र से बचाता है जहां दक्षता गिरती है और ऊष्मा उत्पादन काफी बढ़ जाता है।

4.2 Relative Luminous Flux vs. Forward Current

यह वक्र ड्राइव करंट पर प्रकाश उत्पादन की निर्भरता प्रदर्शित करता है। हालांकि फ्लक्स करंट के साथ बढ़ता है, उच्च धाराओं पर यह उप-रैखिक हो जाता है क्योंकि दक्षता में गिरावट और जंक्शन तापमान में वृद्धि होती है। 60mA का संचालन बिंदु आउटपुट और प्रभावकारिता को संतुलित करने के लिए चुना गया है। पूर्ण अधिकतम रेटिंग (80mA निरंतर) से ऊपर ड्राइव करने से जीवनकाल और विश्वसनीयता में भारी कमी आती है।

4.3 Spectral Power Distribution (SPD)

सापेक्ष वर्णक्रमीय ऊर्जा वक्र विभिन्न CCT रेंज (2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K) के लिए उत्सर्जन स्पेक्ट्रम दिखाता है। कूल व्हाइट एलईडी में चिप से एक मजबूत नीला शिखर होता है और फॉस्फर-परिवर्तित पीली/लाल रोशनी कम होती है, जबकि वार्म व्हाइट एलईडी एक अधिक स्पष्ट व्यापक फॉस्फर उत्सर्जन दिखाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च लाल वर्णक्रमीय सामग्री और कम सहसंबद्ध रंग तापमान होता है।

4.4 Junction Temperature vs. Relative Spectral Energy

यह ग्राफ जंक्शन तापमान (T_j) का LED के स्पेक्ट्रम पर प्रभाव दर्शाता है। जैसे-जैसे T_j बढ़ता है, समग्र स्पेक्ट्रम आउटपुट आमतौर पर घटता है (दक्षता में कमी), और शिखर तरंगदैर्ध्य थोड़ा स्थानांतरित हो सकता है। उत्पाद के जीवनकाल में सुसंगत कलर पॉइंट और प्रकाश आउटपुट बनाए रखने के लिए प्रभावी थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है।

5. Mechanical and Package Information

5.1 Outline Dimensions

LED पैकेज का आयाम 3.0mm (लंबाई) x 2.0mm (चौड़ाई) है। आयामी चित्र सभी महत्वपूर्ण माप निर्दिष्ट करता है, जिसमें लेंस की ऊंचाई और पैड स्थान शामिल हैं। .X आयामों के लिए सहनशीलता ±0.10mm और .XX आयामों के लिए ±0.05mm के रूप में परिभाषित की गई है।

5.2 पैड लेआउट और स्टेंसिल डिज़ाइन

अनुशंसित पीसीबी लैंड पैटर्न (पैड लेआउट) और सोल्डर पेस्ट स्टेंसिल डिज़ाइन के लिए अलग-अलग आरेख प्रदान किए गए हैं। लैंड पैटर्न उचित सोल्डर जोड़ निर्माण और यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित करता है। स्टेंसिल डिज़ाइन जमा किए गए सोल्डर पेस्ट की मात्रा को नियंत्रित करता है, जो ब्रिजिंग या अपर्याप्त सोल्डर के बिना विश्वसनीय सोल्डर जोड़ प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। उच्च-उपज असेंबली के लिए इन दिशानिर्देशों का पालन करना आवश्यक है।

5.3 Polarity Identification

The cathode is typically marked on the LED package. The pad layout diagram also indicates the anode and cathode connections. Correct polarity must be observed during assembly to prevent reverse bias, which can damage the LED at voltages exceeding the reverse voltage rating (5V).

6. Soldering and Assembly Guidelines

6.1 नमी संवेदनशीलता और बेकिंग

The 3020 LED package is moisture-sensitive (MSL classified per IPC/JEDEC J-STD-020C). नमी अवरोध बैग खोलने के बाद परिवेशी आर्द्रता के संपर्क में आने से रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान तेजी से वाष्प विस्तार के कारण पॉपकॉर्न क्रैकिंग या विस्तारित परतें अलग हो सकती हैं।

• भंडारण: Unopened bags should be stored below 30°C/85% RH. After opening, store at 5-30°C with humidity as low as possible (<20% RH recommended).
• फ्लोर लाइफ: बैग खोलने और रीफ्लो के बीच के समय को नियंत्रित किया जाना चाहिए। बैग खोलते ही तुरंत उसके अंदर की नमी संकेतक कार्ड की जांच करें।
• बेकिंग की शर्तें: यदि LEDs have been exposed to humidity beyond specifications, they must be baked before reflow. Recommended bake: 60°C for 24 hours on the original reel. Do not exceed 60°C. Use within 1 hour after baking or store in a dry cabinet (<20% RH).

6.2 Reflow Soldering Profile

एलईडी 230°C या 260°C के शिखर रीफ्लो तापमान को अधिकतम 10 सेकंड तक सहन कर सकती है। एक मानक लीड-फ्री (SAC305) रीफ्लो प्रोफाइल लागू होती है। थर्मल शॉक को कम करने के लिए तापमान रैंप दर को नियंत्रित करना सुनिश्चित करें। एपॉक्सी लेंस, फॉस्फर या वायर बॉन्ड को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए प्रदान किया गया अधिकतम सोल्डरिंग तापमान रेटिंग पार नहीं की जानी चाहिए।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

एलईडी आमतौर पर स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली के लिए टेप और रील पर आपूर्ति की जाती हैं। विशिष्ट रील आकार और पैकिंग मात्रा की पुष्टि आपूर्तिकर्ता के साथ की जानी चाहिए। ऑर्डरिंग पूर्ण मॉडल नंबर का उपयोग करके की जाती है, जो सभी बिन किए गए पैरामीटर्स निर्दिष्ट करता है: आकार, चिप काउंट, लेंस, CCT, और ल्यूमिनस फ्लक्स। मानक प्रस्ताव से बाहर के कस्टम बिन संयोजन अनुरोध पर उपलब्ध हो सकते हैं।

8. अनुप्रयोग सुझाव और डिजाइन विचार

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• Backlighting: Edge-lit or direct-lit panels for LCDs, signage, and displays.
• Decorative Lighting: एक्सेंट लाइटिंग, कॉन्टूर लाइटिंग, और मूड लाइटिंग।
• सामान्य प्रकाश व्यवस्था: Integrated into bulbs, tubes, and panels as an array.
• संकेतक लाइटें: उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक्स पर स्थिति संकेतक।

8.2 Design Considerations

• Current Drive: स्थिर और एकसमान प्रकाश उत्पादन के लिए, एक स्थिर वोल्टेज स्रोत नहीं, बल्कि एक स्थिर धारा ड्राइवर का उपयोग करें। अनुशंसित संचालन धारा 60mA है।
• Thermal Management: इसकी कम शक्ति के बावजूद, चमकदार फ्लक्स, रंग स्थिरता और लंबी आयु बनाए रखने के लिए प्रभावी हीट सिंकिंग महत्वपूर्ण है। सुनिश्चित करें कि PCB में पर्याप्त थर्मल वाया और कॉपर क्षेत्र है जो LED के थर्मल पैड (यदि लागू हो) या कैथोड पैड से जुड़ा हुआ है।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन: 110-डिग्री व्यूइंग एंगल व्यापक, विसरित प्रकाश प्रदान करता है। केंद्रित बीम के लिए, द्वितीयक ऑप्टिक्स (लेंस, रिफ्लेक्टर) की आवश्यकता होती है।
• इलेक्ट्रिकल लेआउट: वोल्टेज ड्रॉप को कम करने के लिए ड्राइव ट्रेस को छोटा और चौड़ा रखें। एरे में, समान करंट सुनिश्चित करने के लिए जहां संभव हो एलईडी को श्रृंखला में जोड़ने पर विचार करें, या अलग-अलग करंट-सीमित रोकनेवाला के साथ समानांतर स्ट्रिंग्स का उपयोग करें, बेहतर करंट संतुलन के लिए समान V बिन से एलईडी का चयन करें।_F बिन बेहतर करंट संतुलन के लिए।

9. तकनीकी तुलना और विभेदन

3528 जैसे पुराने पैकेजों की तुलना में, 3020 एक अधिक कॉम्पैक्ट फुटप्रिंट प्रदान करता है, जिससे संभावित रूप से उच्च डिज़ाइन घनत्व प्राप्त होता है। इसका सिंगल-चिप, 0.2W डिज़ाइन उन अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है जहाँ एक सामान्य 0.1W LED से अधिक प्रकाश की आवश्यकता होती है, लेकिन जहाँ 0.5W या 1W LED की थर्मल चुनौती निषेधात्मक होती है। 110-डिग्री का चौड़ा बीम कोण संकीर्ण-कोण वाले LEDs से एक प्रमुख अंतर है, जो कई अनुप्रयोगों में डिफ्यूज़र की आवश्यकता को समाप्त करता है और अधिक समान प्रकाश व्यवस्था प्रदान करता है।

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

10.1 टाइपिकल और मैक्सिमम फॉरवर्ड वोल्टेज में क्या अंतर है?

सामान्य V_F (3.2V) परीक्षण स्थितियों में अधिकांश यूनिटों के लिए अपेक्षित मान है। अधिकतम V_F (3.5V) विनिर्देश द्वारा गारंटीकृत ऊपरी सीमा है। आपके ड्राइवर सर्किट को आवश्यक धारा की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, भले ही LED का V_F अधिकतम मान पर हो, खासकर जब LED श्रृंखला में जुड़े हों।

10.2 क्या मैं इस LED को 80mA पर लगातार चला सकता हूँ?

हालांकि 80mA निरंतर धारा की पूर्ण अधिकतम रेटिंग है, इस सीमा पर संचालन से अधिक ऊष्मा उत्पन्न होगी, ज्योति दक्षता (lm/W) कम होगी, ल्यूमेन ह्रास तेज होगा और संभवतः LED का जीवनकाल घट जाएगा। इष्टतम प्रदर्शन और विश्वसनीयता के लिए, 60mA की अनुशंसित संचालन धारा का उपयोग किया जाना चाहिए।

10.3 बेकिंग क्यों आवश्यक है, और मैं कैसे जान सकता हूँ कि मेरे LEDs को इसकी आवश्यकता है?

बेकिंग प्लास्टिक पैकेज से अवशोषित नमी को हटाती है ताकि उच्च-तापमान रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान क्षति को रोका जा सके। सीलबंद नमी अवरोध बैग खोलते ही तुरंत अंदर के आर्द्रता संकेतक कार्ड की जांच करें। यदि कार्ड दर्शाता है कि आर्द्रता एक्सपोजर सीमा पार हो गई है (उदाहरण के लिए, गुलाबी बिंदु संदर्भ से गहरा है), या यदि बैग अनुमत फ्लोर लाइफ से अधिक समय तक आर्द्र वातावरण में खुला रहा है, तो बेकिंग आवश्यक है।

10.4 मैं ल्यूमिनस फ्लक्स बिन कोड (जैसे, D5) की व्याख्या कैसे करूं?

फ्लक्स कोड (D5) किसी दिए गए CCT और CRI बिन के लिए 60mA पर न्यूनतम चमकदार फ्लक्स मान से मेल खाता है। उदाहरण के लिए, कोड D5 वाले एक कूल व्हाइट (5000-7000K), CRI≥70 LED का न्यूनतम फ्लक्स 22 लुमेन और सामान्य अधिकतम 23 लुमेन होता है। आपको न्यूनतम मान के आधार पर अपने सिस्टम को डिज़ाइन करना चाहिए ताकि निम्न-बिनिंग वाले यूनिट्स के साथ भी प्रदर्शन लक्ष्य पूरे हों।

11. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडी

परिदृश्य: एक लीनियर LED लाइट बार का डिज़ाइन। एक डिज़ाइनर 3020 एलईडी का उपयोग करके एक 24V, 0.6-मीटर लाइट बार बना रहा है। एक विशिष्ट प्रदीपन लक्ष्य के लिए, उन्हें 60 एलईडी की आवश्यकता का गणना मिलता है। 24V से संचालित करने के लिए, वे श्रृंखला में 7 एलईडी (7 * 3.2V_typ = 22.4V) का निर्णय लेते हैं, जिससे करंट रेगुलेटर के लिए हेडरूम बचता है। वे 7-श्रृंखला एलईडी के 8 समानांतर स्ट्रिंग्स (कुल 56 एलईडी) बनाएंगे। समान चमक सुनिश्चित करने के लिए, वे एक ही CCT बिन (जैसे, 4000K न्यूट्रल व्हाइट, बिन 40M5) और एक तंग फ्लक्स बिन (जैसे, D5) से सभी एलईडी निर्दिष्ट करते हैं। वे समान V भी निर्दिष्ट करते हैं।_F 8 समानांतर स्ट्रिंग्स के बीच वर्तमान संतुलन में सुधार करने के लिए बिन (उदाहरण के लिए, F बिन: 3.2-3.3V) का उपयोग किया जाता है। PCB को 2-औंस तांबे की परत और एलईडी पैड के नीचे थर्मल वाया के साथ डिज़ाइन किया गया है, जो गर्मी अपव्यय के लिए एक एल्यूमीनियम सबस्ट्रेट से जुड़े हैं। असेंबली निर्देशों में निर्धारित है कि यदि फैक्ट्री फ्लोर की आर्द्रता अधिक है तो रील्स को बेक किया जाए, इसके बाद अनुशंसित प्रोफाइल का उपयोग करके एक नियंत्रित रीफ्लो प्रक्रिया की जाए।

12. कार्य सिद्धांत परिचय

एक सफेद एलईडी मूल रूप से एक अर्धचालक डायोड है। जब इसके बैंडगैप ऊर्जा से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र (चिप) में पुनर्संयोजित होते हैं और फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। GaN-आधारित चिप्स के लिए यह प्राथमिक उत्सर्जन आमतौर पर नीले या पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में होता है। सफेद प्रकाश उत्पन्न करने के लिए, इस प्राथमिक प्रकाश का एक हिस्सा चिप पर या उसके आसपास लगी एक फॉस्फर कोटिंग (सीरियम-डोप्ड यिट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट - YAG:Ce आम है) द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। फॉस्फर उच्च-ऊर्जा वाले नीले/यूवी फोटॉन को निम्न-ऊर्जा वाले पीले प्रकाश के व्यापक स्पेक्ट्रम में डाउन-कन्वर्ट कर देता है। चिप से शेष नीले प्रकाश और फॉस्फर से परिवर्तित पीले प्रकाश का मिश्रण मानव आँख को सफेद दिखाई देता है। फॉस्फर संरचना और मोटाई को समायोजित करके, वार्म व्हाइट से कूल व्हाइट तक के विभिन्न Correlated Color Temperatures (CCTs) प्राप्त किए जा सकते हैं।

13. प्रौद्योगिकी रुझान और विकास

3020 जैसे एसएमडी एलईडी में सामान्य रुझान उच्च चमकदार प्रभावकारिता (प्रति वाट अधिक लुमेन), बेहतर रंग प्रतिपादन (लाल प्रतिपादन के लिए उच्च CRI और R9 मान), और अधिक रंग स्थिरता (सख्त बिनिंग) की ओर है। अधिक कॉम्पैक्ट ल्यूमिनेयर की मांग के कारण उच्च कार्यशील तापमान पर बेहतर विश्वसनीयता और दीर्घायु पर भी ध्यान केंद्रित है। इसके अलावा, उद्योग हैंडलिंग और असेंबली प्रक्रियाओं को सरल बनाने के लिए अधिक मजबूत और नमी-प्रतिरोधी पैकेज सामग्री विकसित करना जारी रखता है। "मानव-केंद्रित" प्रकाश व्यवस्था के लिए दबाव, सर्केडियन लय का समर्थन करने हेतु समायोज्य CCT और स्पेक्ट्रल अनुकूलन वाले एलईडी की ओर ले जा रहा है। हालांकि यह डेटाशीट एक मानक सफेद एलईडी का वर्णन करती है, अंतर्निहित पैकेज प्रौद्योगिकी एक ऐसा मंच है जिसे इन उन्नत प्रदर्शन विशेषताओं के अनुकूल बनाया जा सकता है।