सामग्री
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 प्रमुख विशेषताएँ एवं उत्पाद स्थिति
- 2. तकनीकी मापदंड: गहन वस्तुनिष्ठ विश्लेषण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 2.2 Electrical and Optical Characteristics
- 3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण
- 3.1 ऑरेंज LED लाइट इंटेंसिटी ग्रेडिंग
- 3.2 हरा LED प्रकाश तीव्रता श्रेणीकरण
- 4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 4.1 धारा-वोल्टेज (I-V) वक्र
- 4.2 प्रकाश तीव्रता-अग्र धारा संबंध
- 4.3 तापमान निर्भरता
- 5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
- 5.1 पिन असाइनमेंट
- 5.2 पैकेज आयाम और टेप एवं रील पैकेजिंग
- 6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
- 6.1 अनुशंसित रीफ्लो प्रोफ़ाइल
- 6.2 भंडारण एवं संचालन संबंधी सावधानियाँ
- 7. अनुप्रयोग सुझाव
- 7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- 7.2 सर्किट डिज़ाइन विचार
- 7.3 थर्मल प्रबंधन
- 8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
- 9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
- 9.1 क्या मैं इस LED को सीधे 5V या 3.3V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
- 9.2 शिखर तरंगदैर्ध्य और प्रमुख तरंगदैर्ध्य में क्या अंतर है?
- 9.3 करंट डीरेटिंग की आवश्यकता क्यों है?
- 10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी
- 11. कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त परिचय
- 12. प्रौद्योगिकी विकास प्रवृत्तियाँ
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ एक द्वि-रंगीय सरफेस माउंट LED घटक की संपूर्ण तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है। यह उपकरण दो अलग-अलग प्रकाश उत्सर्जक चिप्स को एक उद्योग-मानक पैकेज में एकीकृत करता है, जो नारंगी और हरा प्रकाश उत्सर्जित करने में सक्षम है। इसका डिज़ाइन स्वचालित असेंबली प्रक्रियाओं और आधुनिक सोल्डरिंग तकनीकों के साथ संगत है, और यह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, संकेतक रोशनी और बैकलाइटिंग जैसे उच्च-मात्रा विनिर्माण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
1.1 प्रमुख विशेषताएँ एवं उत्पाद स्थिति
इस घटक की प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं: पर्यावरणीय नियमों का अनुपालन, उच्च दक्षता प्रकाश उत्पादन के लिए उच्च चमक AlInGaP अर्धचालक तकनीक का उपयोग, और स्वचालित टेपिंग और प्लेसमेंट के लिए अनुकूलित पैकेजिंग। इसका डिज़ाइन इन्फ्रारेड (IR) और वाष्प चरण रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है, जो सतह माउंट प्रौद्योगिकी (SMT) उत्पादन लाइनों की मानक प्रक्रियाएं हैं। दो अलग-अलग मोनोक्रोमैटिक एलईडी का उपयोग करने की तुलना में, एकल पैकेज के भीतर द्वि-रंग कार्यक्षमता सर्किट बोर्ड स्थान बचाती है और डिज़ाइन को सरल बनाती है।
2. तकनीकी मापदंड: गहन वस्तुनिष्ठ विश्लेषण
निम्नलिखित अध्याय स्पेसिफिकेशन शीट में परिभाषित डिवाइस की विद्युत, प्रकाशीय और तापीय विशेषताओं का विस्तृत विश्लेषण प्रस्तुत करते हैं।
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
ये रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। इन सीमाओं पर या उनके निकट संचालन की गारंटी नहीं है, सर्किट डिज़ाइन में इनसे बचना चाहिए।
- पावर डिसिपेशन (Pd):प्रति चिप (ऑरेंज और ग्रीन) 75 mW। यह वह अधिकतम शक्ति है जिसे LED परिवेश के तापमान (Ta) 25°C पर ऊष्मा के रूप में व्यय कर सकता है। इस मान से अधिक होने पर थर्मल रनअवे और विफलता का जोखिम होता है।
- पीक फॉरवर्ड करंट (IFP):80 mA. यह अधिकतम अनुमत तात्कालिक अग्र धारा है, जिसे आमतौर पर स्पंद स्थितियों (1/10 ड्यूटी साइकिल, 0.1ms स्पंद चौड़ाई) के तहत निर्दिष्ट किया जाता है, ताकि जंक्शन तापमान में अत्यधिक वृद्धि को रोका जा सके।
- निरंतर अग्र धारा (IF):30 mA DC। यह सामान्य परिस्थितियों में निरंतर संचालन के लिए अधिकतम अनुशंसित धारा है।
- धारा अवमूल्यन:25°C से शुरू करके, रैखिक अवमूल्यन 0.4 mA/°C। जब परिवेश का तापमान 25°C से अधिक हो, तो अधिकतम अनुमत निरंतर अग्र धारा को इस कारक से कम किया जाना चाहिए ताकि जंक्शन तापमान सुरक्षित सीमा के भीतर बना रहे।
- रिवर्स वोल्टेज (VR):5 V. इससे अधिक रिवर्स बायस वोल्टेज लगाने से LED जंक्शन के ब्रेकडाउन और क्षति का कारण बन सकता है।
- ऑपरेटिंग एवं स्टोरेज तापमान:क्रमशः -30°C से +85°C और -40°C से +85°C। ये विश्वसनीय संचालन और गैर-संचालन भंडारण के पर्यावरणीय सीमाओं को परिभाषित करते हैं।
- सोल्डरिंग तापमान सीमा:डिवाइस 260°C वेव सोल्डरिंग या इन्फ्रारेड सोल्डरिंग के 5 सेकंड और 215°C वेपर फेज सोल्डरिंग के 3 मिनट का सामना कर सकता है। ये पैरामीटर PCB असेंबली प्रक्रिया के दौरान रीफ्लो प्रोफाइल को परिभाषित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
2.2 Electrical and Optical Characteristics
जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, ये पैरामीटर Ta=25°C और IF=20mA के मानक परीक्षण स्थितियों के तहत मापा जाता है। वे डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।
- दीप्त तीव्रता (IV):
- ऑरेंज चिप:न्यूनतम 45.0 mcd, विशिष्ट मान निर्दिष्ट नहीं, अधिकतम 280.0 mcd।
- ग्रीन चिप:न्यूनतम 18.0 एमसीडी, विशिष्ट मान निर्दिष्ट नहीं, अधिकतम 71.0 एमसीडी।
न्यूनतम और अधिकतम के बीच का विस्तृत परिसर इंगित करता है कि इस उपकरण में प्रकाश तीव्रता के विभिन्न ग्रेड हैं (धारा 3 देखें)। समान ड्राइव करंट पर, ऑरेंज चिप ग्रीन चिप की तुलना में स्पष्ट रूप से अधिक चमकीली है।
- दृष्टिकोण (2θ)1/2):दोनों रंगों के लिए दृश्य कोण 130 डिग्री (विशिष्ट मान) है। यह विस्तृत दृश्य कोण इंगित करता है कि यह एक विसरित लेंस प्रकार है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिन्हें केंद्रित बीम के बजाय व्यापक रेंज प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता होती है।
- तरंगदैर्ध्य:
- नारंगी:शिखर तरंगदैर्ध्य (λP) ~611 nm, प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) ~605 nm.
- हरा:शिखर तरंगदैर्ध्य (λP) ~574 nm, प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) ~571 nm.
प्रमुख तरंगदैर्ध्य मानव आँख द्वारा अनुभव किया गया रंग है, जो CIE क्रोमैटिसिटी डायग्राम से प्राप्त होता है।
- स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ):नारंगी लगभग 17 nm, हरा लगभग 15 nm। यह उत्सर्जित प्रकाश की स्पेक्ट्रल शुद्धता या बैंडविड्थ को दर्शाता है।
- Forward voltage (VF):दोनों रंगों के लिए 20mA पर, विशिष्ट मान 2.0V, अधिकतम मान 2.4V। यह कम फॉरवर्ड वोल्टेज AlInGaP तकनीक की विशेषता है, और श्रृंखला प्रतिरोध मान एवं शक्ति अपव्यय की गणना के लिए महत्वपूर्ण है।
- Reverse current (IR):VR=5V पर, अधिकतम 10 µA। यह LED रिवर्स बायस्ड होने पर लीकेज करंट है।
- कैपेसिटेंस (C):0V, 1MHz पर, टाइपिकल 40 pF। यह पैरामीटर उच्च-आवृत्ति स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए प्रासंगिक हो सकता है।
3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण
LED की चमक तीव्रता को उत्पादन बैचों के भीतर एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए ग्रेडेड किया जाता है। ग्रेडिंग कोड विशिष्ट तीव्रता सीमाएं परिभाषित करते हैं।
3.1 ऑरेंज LED लाइट इंटेंसिटी ग्रेडिंग
I मेंF20mA पर मापी गई तीव्रता। प्रत्येक बिन की सहनशीलता +/-15% है।
- बिन P:45.0 - 71.0 mcd
- बिन Q:71.0 - 112.0 mcd
- Grade R:112.0 - 180.0 mcd
- ग्रेड S:180.0 - 280.0 mcd
3.2 हरा LED प्रकाश तीव्रता श्रेणीकरण
I मेंF20mA पर मापी गई तीव्रता। प्रत्येक बिन की सहनशीलता +/-15% है।
- Bin M:18.0 - 28.0 mcd
- Bin N:28.0 - 45.0 mcd
- बिन P:45.0 - 71.0 mcd
डिज़ाइनरों को आवश्यक बिनिंग कोड निर्दिष्ट करना चाहिए ताकि उनके अनुप्रयोग में वांछित चमक स्तर प्राप्त किया जा सके।
4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
स्पेसिफिकेशन शीट में विशिष्ट विशेषता वक्रों का उल्लेख किया गया है, जो विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं। हालांकि विशिष्ट चार्ट यहां प्रतिलिपि नहीं किए गए हैं, लेकिन उनके अर्थ का विश्लेषण किया गया है।
4.1 धारा-वोल्टेज (I-V) वक्र
LED का I-V कर्व घातांकीय होता है। 20mA पर विशिष्ट VFयह 2.0V का एक महत्वपूर्ण कार्य बिंदु प्रदान करता है। वक्र दर्शाता है कि निर्णायक बिंदु के बाद वोल्टेज में मामूली वृद्धि से धारा में भारी (संभावित रूप से विनाशकारी) वृद्धि होती है। यह करंट-सीमित करने वाली विधियों (जैसे श्रृंखला प्रतिरोध या निरंतर-धारा ड्राइवर) की आवश्यकता पर बल देता है।
4.2 प्रकाश तीव्रता-अग्र धारा संबंध
एक सीमा के भीतर यह वक्र आम तौर पर रैखिक होता है। प्रकाश उत्सर्जन की तीव्रता लगभग अग्र धारा के समानुपाती होती है। LED को अधिकतम निरंतर धारा (30mA) पर चलाने से 20mA के मानक परीक्षण स्थिति की तुलना में उच्च चमक मिलती है, लेकिन ताप प्रबंधन और जीवनकाल संबंधी विचारों का मूल्यांकन करना आवश्यक है।
4.3 तापमान निर्भरता
LED का प्रदर्शन तापमान के प्रति संवेदनशील है। फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) आमतौर पर जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घट जाता है। इससे भी अधिक महत्वपूर्ण यह है कि प्रकाश उत्सर्जन की तीव्रता तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाती है। करंट डीरेटिंग स्पेसिफिकेशन (0.4 mA/°C) इस तापीय प्रभाव को प्रबंधित करने और विश्वसनीयता बनाए रखने के लिए एक सीधा डिज़ाइन बाध्यता है।
5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
यह उपकरण EIA मानक सतह माउंट पैकेज आयामों का अनुपालन करता है।
5.1 पिन असाइनमेंट
द्विरंगी एलईडी में चार पिन (1, 2, 3, 4) होते हैं। स्पेसिफिकेशन शीट के अनुसार:
- पिन 1 और 3 नारंगी एलईडी चिप को आवंटित किए गए हैं।
- पिन 2 और 4 हरे एलईडी चिप को आवंटित किए गए हैं।
यह विन्यास आमतौर पर इंगित करता है कि आंतरिक रूप से यह एक सामान्य कैथोड या सामान्य एनोड व्यवस्था है, सही सर्किट कनेक्शन सुनिश्चित करने के लिए पैकेज आउटलाइन ड्राइंग के अनुसार सत्यापन आवश्यक है।
5.2 पैकेज आयाम और टेप एवं रील पैकेजिंग
यह उपकरण 8mm टेप में 7 इंच व्यास के रील पर आपूर्ति किया जाता है, जो स्वचालित प्लेसमेंट मशीनों के साथ संगत है। टेप और रील विनिर्देश ANSI/EIA 481-1-A-1994 मानक का पालन करते हैं। प्रमुख पैकेजिंग विवरण में शामिल हैं:
- प्रति 7 इंच रील 4000 टुकड़े।
- शेष घटकों के लिए न्यूनतम पैकेज मात्रा 500 टुकड़े है।
- टेप में अधिकतम दो घटक ("लैंप") लगातार गायब होने की अनुमति है।
रिफ्लो प्रक्रिया के दौरान विश्वसनीय सोल्डर जोड़ और सही संरेखण सुनिश्चित करने के लिए सुझाए गए सोल्डर पैड आयाम प्रदान किए गए हैं।
6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
6.1 अनुशंसित रीफ्लो प्रोफ़ाइल
दो वेल्डिंग प्रोफाइल की सिफारिश की गई है:
- मानक इन्फ्रारेड रीफ्लो वेल्डिंग वक्र:पारंपरिक टिन-लेड सोल्डर प्रक्रिया के लिए उपयुक्त।
- लीड-मुक्त (Pb-Free) इन्फ्रारेड रीफ्लो वेल्डिंग वक्र:इसे Sn-Ag-Cu (SAC) सोल्डर पेस्ट के साथ ही प्रयोग करना चाहिए। इस प्रोफाइल में आमतौर पर उच्चतम तापमान (जैसे 260°C) अधिक होता है, लेकिन तरलस तापमान से ऊपर के समय को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि LED के प्लास्टिक लेंस और आंतरिक संरचना को तापीय क्षति से बचाया जा सके।
पूर्ण अधिकतम स्थितियाँ हैं: इन्फ्रारेड/वेव सोल्डरिंग 260°C पर 5 सेकंड, वेपर फेज सोल्डरिंग 215°C पर 3 मिनट।
6.2 भंडारण एवं संचालन संबंधी सावधानियाँ
- भंडारण:30°C और 70% सापेक्ष आर्द्रता से अधिक न होने की सलाह दी जाती है। मूल नमी-रोधी बैग से निकाले गए LED को एक सप्ताह के भीतर रिफ्लो सोल्डर किया जाना चाहिए। यदि लंबे समय तक भंडारण की आवश्यकता हो, तो इसे शुष्क, वायुरोधी वातावरण में (उदाहरण के लिए, ड्रायर का उपयोग करके या नाइट्रोजन गैस में) संग्रहित किया जाना चाहिए और उपयोग से पहले लगभग 60°C पर 24 घंटे तक बेक किया जाना चाहिए, ताकि अवशोषित नमी को हटाया जा सके और रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान "पॉपकॉर्न" प्रभाव को रोका जा सके।
- सफाई:केवल निर्दिष्ट सफाई एजेंटों का उपयोग किया जाना चाहिए। सामान्य तापमान पर आइसोप्रोपिल अल्कोहल या एथिल अल्कोहल का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, समय एक मिनट से अधिक नहीं। अनिर्दिष्ट रसायन LED पैकेज या लेंस को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
- ESD सुरक्षा:LED स्थैतिक बिजली के निर्वहन के प्रति संवेदनशील हैं। संचालन के दौरान उचित ESD नियंत्रण उपाय अपनाने चाहिए: ग्राउंडेड कलाई पट्टा, एंटीस्टैटिक मैट, लेंस पर स्थैतिक बिजली को बेअसर करने के लिए आयन जनरेटर का उपयोग करें, और सुनिश्चित करें कि सभी उपकरण ठीक से ग्राउंडेड हैं।
7. अनुप्रयोग सुझाव
7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
यह द्वि-रंग LED विभिन्न संकेतक और स्थिति प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जिनमें शामिल हैं लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं:
- उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स पर पावर/स्थिति संकेतक (उदाहरण के लिए, राउटर, चार्जर, घरेलू उपकरण)।
- द्वि-रंगी स्थिति प्रकाश (उदाहरण के लिए, हरा रंग "चालू/सामान्य" दर्शाता है, नारंगी रंग "स्टैंडबाय/चेतावनी" दर्शाता है)।
- छोटे आइकन या बटन की बैकलाइट।
- ऑटोमोटिव इंटीरियर इंडिकेटर लाइट्स (उचित प्रमाणन आवश्यक)।
- औद्योगिक उपकरण स्थिति पैनल।
7.2 सर्किट डिज़ाइन विचार
ड्राइव विधि:LED एक करंट-चालित उपकरण है। समान चमक सुनिश्चित करने के लिए, विशेष रूप से जब कई LED समानांतर में जुड़े हों, प्रत्येकप्रत्येकLED के साथ श्रृंखला में एक करंट-सीमित रोकनेवाला (सर्किट मॉडल A) लगाना आवश्यक है। बिना स्वतंत्र रोकनेवाला के समानांतर विन्यास (सर्किट मॉडल B) में करंट को संतुलित करने के लिए प्राकृतिक I-V विशेषता पर निर्भर रहने की अनुशंसा नहीं की जाती है, क्योंकि LED के बीच VFमें मामूली अंतर भी करंट और चमक में महत्वपूर्ण अंतर पैदा कर सकता है।
श्रृंखला प्रतिरोध मान (Rs) की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जा सकती है: Rs= (Vपावर सप्लाई- VF) / IF। डेटाशीट में दिए गए अधिकतम VFमान (2.4V) का उपयोग करें ताकि सभी स्थितियों में पर्याप्त धारा सुनिश्चित हो सके।
7.3 थर्मल प्रबंधन
हालांकि बिजली की खपत कम है (प्रति चिप 75mW), उचित PCB लेआउट थर्मल प्रदर्शन में सहायता करता है। यह सुनिश्चित करें कि एलईडी के थर्मल पैड (यदि उपलब्ध हो) या सोल्डर पैड के आसपास पर्याप्त तांबे का क्षेत्र जुड़ा हुआ है ताकि यह हीट सिंक का काम कर सके, खासकर जब अधिकतम रेटेड मान के करीब या उच्च परिवेश तापमान पर काम किया जा रहा हो।
8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
इस घटक का मुख्य अंतर कारक है इसकाएकल SMD पैकेज के भीतर द्वि-रंग कार्यक्षमताऔर नारंगी एमिटर द्वारा उपयोग की जाने वालीAlInGaP तकनीक。
- मोनोक्रोमैटिक LED की तुलना में:दो अलग-अलग LED स्थापित करने की तुलना में, PCB स्थान की बचत, घटकों की संख्या में कमी और असेंबली का सरलीकरण।
- AlInGaP अन्य प्रौद्योगिकियों की तुलना में:AlInGaP (एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड) लाल, नारंगी और पीले तरंगदैर्ध्य क्षेत्रों में अपनी उच्च दक्षता और स्थिरता के लिए जाना जाता है, यह आमतौर पर GaAsP जैसी पुरानी तकनीकों की तुलना में उच्च चमक और बेहतर तापमान प्रदर्शन प्रदान करता है।
- विस्तृत देखने का कोण (130°):यह आदर्श विसरित प्रकाश पैटर्न प्रदान करता है, जो व्यापक क्षेत्र संकेतन के लिए उपयुक्त है, जो केंद्रित प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयोग किए जाने वाले संकीर्ण कोण एलईडी के विपरीत है।
9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
9.1 क्या मैं इस LED को सीधे 5V या 3.3V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
नहीं, सीधे नहीं चलाया जा सकता।LED को करंट नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इसे MCU पिन जैसे वोल्टेज स्रोत से सीधे जोड़ना (MCU पिन में आमतौर पर करंट-सीमित क्षमता होती है, लेकिन यह LED ड्राइव करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है) LED और माइक्रोकंट्रोलर आउटपुट को नुकसान पहुंचा सकता है। कृपया एक श्रृंखला करंट-सीमित रोकनेवाला या समर्पित LED ड्राइवर सर्किट का उपयोग करें।
9.2 शिखर तरंगदैर्ध्य और प्रमुख तरंगदैर्ध्य में क्या अंतर है?
शिखर तरंगदैर्ध्य (λP)वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर स्पेक्ट्रल पावर डिस्ट्रीब्यूशन अपने अधिकतम मान तक पहुँचता है।डोमिनेंट वेवलेंथ (λd)यह एक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की तरंगदैर्ध्य है जो मानव आँख द्वारा अनुभव किए गए LED रंग से मेल खाती है, जिसकी गणना CIE क्रोमैटिसिटी निर्देशांक के आधार पर की जाती है। λdमानव-केंद्रित अनुप्रयोगों में, यह रंग विनिर्देश के लिए अधिक प्रासंगिक है।
9.3 करंट डीरेटिंग की आवश्यकता क्यों है?
परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ, किसी दिए गए ऑपरेटिंग करंट के लिए, LED जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। उच्च जंक्शन तापमान गिरावट के तंत्र को तेज करता है, LED के जीवनकाल को कम करता है, और विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है। करंट को कम करने से बिजली की खपत कम होती है, जिससे जंक्शन तापमान कम होता है और दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है।
10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी
दृश्य:5V पावर रेल का उपयोग करने वाले डिवाइस के लिए एक द्वि-रंग स्टेटस इंडिकेटर डिज़ाइन करें। इंडिकेटर को "सामान्य संचालन" के दौरान हरा और "चार्जिंग/चेतावनी" के दौरान नारंगी प्रदर्शित करना चाहिए।
डिज़ाइन चरण:
- सर्किट टोपोलॉजी:दो माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन का उपयोग करें। प्रत्येक पिन एक स्वतंत्र करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से LED के एक रंग को चलाता है। आंतरिक कनेक्शन (कॉमन एनोड/कैथोड) को पैकेज आरेख के अनुसार सही ढंग से कॉन्फ़िगर करें।
- प्रतिरोधक गणना (20mA ड्राइव के लिए):
- मान लें VF(अधिकतम) = 2.4V, Vपावर सप्लाई= 5V, IF= 20mA।
- R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 ओम।
- निकटतम मानक मान चुनें (उदाहरण के लिए, 130Ω या 120Ω)। 120Ω रेसिस्टर थोड़ा अधिक करंट (लगभग 21.7mA) उत्पन्न करेगा, जो स्वीकार्य है क्योंकि यह 30mA की अधिकतम सीमा से कम है।
- PCB लेआउट:LED और उसके श्रृंखला रोकनेवाला को एक साथ रखें। ताप अपव्यय के लिए LED पैड के चारों ओर पर्याप्त कॉपर पोरिंग प्रदान करें। डेटाशीट में सुझाए गए सोल्डर पैड लेआउट का पालन करें।
- सॉफ़्टवेयर:Implementation Logic: Open the green GPIO during normal status and the orange GPIO during warning status. Ensure they are not turned on simultaneously unless a mixed color is required, while also considering the total drive current limit of the package.
11. कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त परिचय
A light-emitting diode (LED) is a semiconductor device that emits light through electroluminescence. When a forward voltage is applied across the p-n junction, electrons and holes are injected into the active region where they recombine. The energy released during recombination is emitted in the form of photons (light). The specific wavelength (color) of the light is determined by the bandgap energy of the semiconductor material used in the active region. In this device, orange light is generated by an AlInGaP chip, and green light is generated by another chip (likely based on InGaN technology, though the technology for the green chip is not explicitly stated here). Both chips are co-packaged in an epoxy encapsulation with a diffused lens that shapes the light output into a wide viewing angle.
12. प्रौद्योगिकी विकास प्रवृत्तियाँ
LED प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में निरंतर विकास जारी है, इस प्रकार के घटकों से संबंधित कई स्पष्ट प्रवृत्तियाँ हैं:
- दक्षता वृद्धि:सामग्री विज्ञान और चिप डिजाइन में निरंतर सुधार से उच्च दीप्तिमान दक्षता (प्रति वाट विद्युत इनपुट पर अधिक प्रकाश उत्पादन) प्राप्त होती है, जिससे चमकदार संकेतक या कम बिजली की खपत संभव होती है।
- लघुरूपण:छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की मांग के कारण LED पैकेजिंग का आकार लगातार कम हो रहा है, साथ ही प्रकाशीय प्रदर्शन को बनाए रखा या सुधारा जा रहा है।
- बढ़ी हुई विश्वसनीयता और जीवनकाल:पैकेजिंग सामग्री, चिप माउंटिंग विधियों और फॉस्फर तकनीक (सफेद एलईडी के लिए) में सुधार ने प्रतिकूल परिस्थितियों में कार्य जीवनकाल और स्थिरता को लगातार बढ़ाया है।
- एकीकरण:बहुरंगी एलईडी के अलावा, एक प्रवृत्ति यह है कि नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे कि निरंतर-धारा ड्राइवर या PWM नियंत्रक) को सीधे एलईडी चिप के साथ एकीकृत किया जाए या पैकेजिंग के भीतर एकीकृत किया जाए, जिससे सिस्टम डिज़ाइन को सरल बनाने वाले "स्मार्ट एलईडी" मॉड्यूल बनाए जा सकें।
- पर्यावरण अनुपालन:सीसा-मुक्त (Pb-Free) सोल्डरिंग और हैलोजन-मुक्त सामग्रियों की ओर बढ़ना अब मानक बन गया है, जैसा कि इस विशिष्टता पत्रक में प्रदान किए गए अलग-अलग सोल्डरिंग प्रोफाइल द्वारा परिलक्षित होता है।
LED विशिष्टता शब्दावली विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य मापदंड
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस एफिकेसी (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्सर्जित प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी अधिक ऊर्जा दक्षता। | यह सीधे तौर पर प्रकाश उपकरण की ऊर्जा दक्षता श्रेणी और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (ल्यूमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश जुड़नाक पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| Viewing Angle | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश तीव्रता आधी रह जाती है, जो प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और समरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (केल्विन), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा, कम मान पीला/गर्म, उच्च मान सफेद/ठंडा। | प्रकाश व्यवस्था के वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य को निर्धारित करता है। |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को प्रदर्शित करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंग सटीकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों में उपयोग किया जाता है। |
| Color Tolerance (SDCM) | मैकएडम अंडाकार चरण, जैसे "5-step" | रंग स्थिरता का मात्रात्मक माप, कम चरण बेहतर रंग स्थिरता दर्शाते हैं। | एक ही बैच के लैंपों के बीच रंग में कोई अंतर नहीं होने की गारंटी। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), उदाहरण के लिए 620nm (लाल) | रंगीन एलईडी रंगों के संगत तरंगदैर्ध्य मान। | लाल, पीला, हरा आदि एकवर्णी एलईडी के रंगतान (ह्यू) का निर्धारण करता है। |
| Spectral Distribution | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण को दर्शाता है। | रंग प्रतिपादन और रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन विचार |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (Forward Voltage) | Vf | एलईडी को प्रकाशित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड"। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥ Vf होना चाहिए, कई एलईडी श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| फॉरवर्ड करंट (Forward Current) | If | LED को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक धारा मान। | आमतौर पर स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग किया जाता है, धारा चमक और आयु निर्धारित करती है। |
| अधिकतम स्पंद धारा (Pulse Current) | Ifp | डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग किया जाने वाला शीर्ष करंट जिसे कम समय के लिए सहन किया जा सकता है। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति हो सकती है। |
| रिवर्स वोल्टेज (Reverse Voltage) | Vr | एलईडी सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, जिससे अधिक होने पर यह ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से बचाव आवश्यक है। |
| थर्मल रेजिस्टेंस (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर पॉइंट तक गर्मी के प्रवाह में प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय को दर्शाता है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए मजबूत ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन आवश्यक है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज सहनशीलता (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) प्रतिरोध, उच्च मान का अर्थ है स्थैतिक बिजली से क्षति की कम संभावना। | उत्पादन में इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, ताप प्रबंधन एवं विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग विस्थापन का कारण बनता है। |
| ल्यूमेन डिप्रिसिएशन (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | LED की "सेवा जीवन" को सीधे परिभाषित करना। |
| ल्यूमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| रंग विस्थापन (Color Shift) | Δu′v′ या मैकएडम दीर्घवृत्त | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की सीमा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
चार, पैकेजिंग और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिक एवं ऊष्मीय इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC की ऊष्मा प्रतिरोध क्षमता अच्छी और लागत कम है; सिरेमिक की ऊष्मा अपव्यय क्षमता बेहतर और जीवनकाल लंबा है। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंट, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था विधि। | फ्लिप-चिप बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता प्रदान करता है, जो उच्च शक्ति के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | ब्लू एलईडी चिप पर लगाया जाता है, जो प्रकाश के एक भाग को पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित करता है और सफेद प्रकाश बनाने के लिए मिश्रित होता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | समतल, माइक्रोलेंस, कुल आंतरिक परावर्तन | प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने के लिए पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
पाँच, गुणवत्ता नियंत्रण और श्रेणीकरण
| शब्दावली | श्रेणीकरण सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेडिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह में न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होता है। | सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहीकरण। | ड्राइविंग पावर स्रोत के साथ मिलान करने में सुविधा, सिस्टम दक्षता में सुधार। |
| रंग विभेदीकरण श्रेणी | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकरण करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग बहुत छोटी सीमा के भीतर आते हैं। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश साधन के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| रंग तापमान श्रेणीकरण | 2700K, 3000K आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह की संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना। |
VI. परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | मानक/परीक्षण | सामान्य व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | ल्यूमेन रखरखाव परीक्षण | निरंतर तापमान की स्थिति में लंबे समय तक जलाकर, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड किया जाता है। | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयोजन में)। |
| TM-21 | जीवनकाल प्रक्षेपण मानक | Estimating lifespan under actual usage conditions based on LM-80 data. | Providing scientific life prediction. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Optical, electrical, and thermal test methods are covered. | उद्योग द्वारा स्वीकृत परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | सुनिश्चित करें कि उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) न हों। | अंतर्राष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | आमतौर पर सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |