विषय सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य लाभ
- 2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स
- 2.2 Electrical & Optical Characteristics
- 3. Binning System Explanation
- 3.1 Luminous Intensity Binning
- 4. Performance Curve Analysis
- 5. Mechanical & Package Information
- 5.1 Package Dimensions
- 5.2 Pin Assignment & Polarity
- 5.3 अनुशंसित सोल्डर पैड डिज़ाइन
- 6. Soldering & Assembly Guidelines
- 6.1 आईआर रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफ़ाइल
- 6.2 हैंड सोल्डरिंग
- 6.3 सफाई
- 6.4 भंडारण की स्थितियाँ
- 7. Packaging & Ordering Information
- 7.1 टेप और रील विनिर्देश
- 8. अनुप्रयोग सुझाव
- 8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- 8.2 महत्वपूर्ण डिज़ाइन विचार
- 9. Technical Comparison & Differentiation
- 10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)
- 10.1 क्या मैं नीले और हरे दोनों एलईडी को एक साथ उनकी अधिकतम डीसी धारा पर चला सकता हूँ?
- 10.2 फॉरवर्ड वोल्टेज इतने अलग क्यों हैं?
- 10.3 ऑर्डर करते समय मैं बिन कोड की व्याख्या कैसे करूं?
- 10.4 क्या यह LED बाहरी उपयोग के लिए उपयुक्त है?
- 11. Practical Design Case Study
- 12. संचालन सिद्धांत
- 13. Technology Trends
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ एक ड्यूल-कलर, सरफेस-माउंट डिवाइस (एसएमडी) एलईडी के विनिर्देशों का विवरण देता है। यह घटक एक ही अल्ट्रा-थिन पैकेज के भीतर दो अलग-अलग एलईडी चिप्स को एकीकृत करता है, जिससे एक ही फुटप्रिंट से नीली और हरी रोशनी का उत्सर्जन संभव होता है। यह आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक असेंबली प्रक्रियाओं के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें स्वचालित प्लेसमेंट उपकरणों के साथ संगतता और इन्फ्रारेड (आईआर) रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल्स की विशेषता है जो लीड-मुक्त प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त हैं। यह उत्पाद आरओएचएस-अनुपालक हरित उत्पाद के रूप में पर्यावरणीय मानकों का पालन करता है।
1.1 मुख्य लाभ
- स्थान-बचत डिज़ाइन: 0.55mm का अल्ट्रा-थिन प्रोफाइल कॉम्पैक्ट और लो-प्रोफाइल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एकीकरण की अनुमति देता है।
- ड्यूल-कलर फंक्शनैलिटी: नीले (InGaN) और हरे (AlInGaP) प्रकाश स्रोतों को जोड़ता है, जो स्टेटस इंडिकेटर्स, बैकलाइटिंग और सजावटी प्रकाश व्यवस्था के लिए डिज़ाइन लचीलापन प्रदान करता है।
- उच्च-चमक आउटपुट: उच्च प्रकाशीय तीव्रता प्रदान करने के लिए उन्नत InGaN और AlInGaP अर्धचालक सामग्री का उपयोग करता है।
- निर्माण-अनुकूल: 8mm टेप में पैक किया गया, 7-इंच रील्स पर, EIA मानकों के अनुरूप, जो इसे उच्च-मात्रा, स्वचालित PCB असेंबली लाइनों के लिए आदर्श बनाता है।
- प्रक्रिया अनुकूलता: मानक IR रीफ्लो सोल्डरिंग स्थितियों को सहन करता है, मानक SMT विनिर्माण वर्कफ़्लोज़ में विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है।
2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण
निम्नलिखित अनुभाग डिवाइस की विद्युत, प्रकाशीय और तापीय विशेषताओं का विस्तृत विवरण प्रदान करता है। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी पैरामीटर 25°C के परिवेश तापमान (Ta) पर निर्दिष्ट हैं।
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स
ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन स्थितियों के अंतर्गत या उन पर संचालन की गारंटी नहीं है।
| Parameter | Blue Chip | ग्रीन चिप | यूनिट | Condition |
|---|---|---|---|---|
| Power Dissipation | 76 | 75 | mW | - |
| Peak Forward Current | 100 | 80 | mA | 1/10 Duty Cycle, 0.1ms Pulse |
| DC Forward Current | 20 | 30 | mA | सतत |
| ऑपरेटिंग तापमान | -20°C से +80°C | - | - | |
| भंडारण तापमान | -30°C से +100°C | - | - | |
| IR Soldering Condition | 260°C for 10 seconds | - | शिखर तापमान | |
व्याख्या: हरित चिप एक उच्च सतत DC धारा (30mA बनाम 20mA) संभाल सकती है, जबकि नीली चिप की अनुमेय स्पंदित धारा अधिक है। निर्दिष्ट IR रीफ्लो प्रोफाइल सोल्डर जोड़ की अखंडता सुनिश्चित करने के लिए, LED पैकेज को क्षति पहुंचाए बिना, महत्वपूर्ण है।
2.2 Electrical & Optical Characteristics
ये विशिष्ट संचालन पैरामीटर हैं जो मानक परीक्षण स्थितियों (IF = 5 mA) के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।
| Parameter | Symbol | ब्लू चिप (न्यूनतम/सामान्य/अधिकतम) | ग्रीन चिप (न्यूनतम/सामान्य/अधिकतम) | यूनिट | परीक्षण स्थिति |
|---|---|---|---|---|---|
| दीप्त तीव्रता | Iv | 7.10 / - / 45.0 | 7.10 / - / 45.0 | mcd | IF = 5 mA |
| Viewing Angle | 2θ1/2 | 130 (Typical) | deg | - | |
| Peak Wavelength | λP | 468 (Typical) | 574 (Typical) | nm | - |
| Dominant Wavelength | λd | - / 470 / - | - / 571 / - | nm | IF = 5 mA |
| स्पेक्ट्रल हाफ-विड्थ | Δλ | 25 (Typical) | 15 (Typical) | nm | - |
| Forward Voltage | VF | - / 2.70 / 3.20 | - / 1.75 / 2.35 | V | IF = 5 mA |
| Reverse Current | IR | 10 (Max) | 10 (Max) | μA | VR = 5V |
मुख्य विश्लेषण:
- Brightness & Binning: चमकदार तीव्रता की एक विस्तृत श्रृंखला (7.1 से 45 एमसीडी) होती है, जिसे एक बिनिंग प्रणाली (धारा 3 में विस्तृत) के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है। डिजाइनरों को अपने प्रकाशीय डिजाइन में इस भिन्नता को ध्यान में रखना चाहिए।
- वोल्टेज अंतर: फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) नीले (~2.7V) और हरे (~1.75V) चिप्स के बीच काफी भिन्न होता है। यह सर्किट डिजाइन के लिए एक महत्वपूर्ण विचार है, खासकर जब दोनों रंगों को एक सामान्य करंट स्रोत या वोल्टेज रेल से चलाया जाता है। प्रत्येक रंग चैनल के लिए आमतौर पर अलग-अलग करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स की आवश्यकता होती है।
- देखने का कोण: 130-डिग्री का व्यापक देखने का कोण इस LED को उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है जिनमें व्यापक दृश्यता की आवश्यकता होती है।
- ESD संवेदनशीलता: ESD सावधानी पर नोट इंगित करता है कि डिवाइस इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील है। असेंबली और हैंडलिंग के दौरान उचित ESD हैंडलिंग प्रक्रियाएं (कलाई पट्टियाँ, ग्राउंडेड उपकरण) अनिवार्य हैं।
- गैर-रेक्टिफाइंग ऑपरेशन: रिवर्स करंट टेस्ट नोट स्पष्ट रूप से बताता है कि डिवाइस रिवर्स ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। टेस्ट कंडीशन से परे रिवर्स बायस लगाने से तत्काल विफलता हो सकती है।
3. Binning System Explanation
चमक में एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को 5 एमए पर मापी गई उनकी चमकदार तीव्रता के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है। यह डिजाइनरों को अपने अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त चमक ग्रेड का चयन करने की अनुमति देता है।
3.1 Luminous Intensity Binning
ब्लू और ग्रीन चिप्स दोनों के लिए बिनिंग संरचना समान है।
| Bin Code | Minimum Intensity (mcd) | अधिकतम तीव्रता (mcd) |
|---|---|---|
| K | 7.10 | 11.2 |
| L | 11.2 | 18.0 |
| M | 18.0 | 28.0 |
| N | 28.0 | 45.0 |
Tolerance: प्रत्येक तीव्रता बिन में +/-15% सहनशीलता होती है। उदाहरण के लिए, "M" बिन का एक एलईडी परीक्षण धारा पर 15.3 एमसीडी और 32.2 एमसीडी के बीच वास्तविक तीव्रता रख सकता है।
डिज़ाइन निहितार्थ: जब सटीक चमाच मिलान की आवश्यकता होती है (जैसे, बहु-एलईडी सरणियों या रंग मिश्रण में), एक सख्त बिन कोड निर्दिष्ट करना या ड्राइविंग सर्किट में अंशांकन लागू करना आवश्यक हो सकता है।
4. Performance Curve Analysis
हालांकि डेटाशीट (पृष्ठ 6-7) में विशिष्ट ग्राफिकल डेटा संदर्भित है, विशिष्ट प्रदर्शन प्रवृत्तियों को मापदंडों से अनुमानित किया जा सकता है:
- I-V (करंट-वोल्टेज) वक्र: फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) आगे की धारा (I) के साथ बढ़ेगा।F)। संबंध गैर-रैखिक है और एक डायोड की विशेषता है। नीले और हरे चिप्स के लिए अलग-अलग VF मानों का अर्थ है कि उनकी I-V वक्र एक दूसरे से ऑफसेट होंगे।
- दीप्त तीव्रता बनाम धारा: प्रकाश उत्पादन (Iv) आम तौर पर अग्र धारा के साथ बढ़ता है लेकिन अंततः संतृप्त हो जाएगा। पूर्ण अधिकतम DC धारा से ऊपर संचालन करने से दक्षता और जीवनकाल कम हो जाएगा।
- तापमान निर्भरता: जंक्शन तापमान बढ़ने पर प्रदीप्त तीव्रता आम तौर पर कम हो जाती है। -20°C से +80°C के संचालन तापमान सीमा से वे परिवेशीय स्थितियाँ परिभाषित होती हैं जिनके दौरान निर्दिष्ट प्रकाशीय प्रदर्शन बनाए रखा जाता है। अग्र वोल्टेज का भी एक ऋणात्मक तापमान गुणांक होता है (तापमान के साथ घटता है)।
- स्पेक्ट्रम वितरण: शिखर तरंगदैर्ध्य (468nm नीला, 574nm हरा) और स्पेक्ट्रल अर्ध-चौड़ाई (25nm नीला, 15nm हरा) रंग की शुद्धता को परिभाषित करते हैं। व्यापक नीले उत्सर्जन की तुलना में, संकीर्ण अर्ध-चौड़ाई वाला हरा चिप, अधिक स्पेक्ट्रल रूप से शुद्ध हरा प्रकाश उत्सर्जित करता है।
5. Mechanical & Package Information
5.1 Package Dimensions
यह डिवाइस एक उद्योग-मानक SMD पैकेज से सुसज्जित है। मुख्य आयामों में लगभग 2.0mm x 1.25mm का बॉडी आकार शामिल है, जिसकी ऊंचाई केवल 0.55mm है। सटीक PCB फुटप्रिंट डिजाइन के लिए ±0.10mm सहनशीलता वाले विस्तृत आयामी चित्र डेटाशीट में प्रदान किए गए हैं।
5.2 Pin Assignment & Polarity
द्वि-रंग एलईडी में चार पिन (1, 2, 3, 4) होते हैं। पिन असाइनमेंट निम्नानुसार है:
- Blue Chip: पिन 1 और 3 से जुड़ा हुआ।
- Green Chip: पिन 2 और 4 से जुड़ा हुआ।
5.3 अनुशंसित सोल्डर पैड डिज़ाइन
विश्वसनीय सोल्डरिंग और रीफ्लो के दौरान उचित यांत्रिक संरेखण सुनिश्चित करने के लिए एक सुझाया गया सोल्डर पैड लेआउट शामिल है। इन सिफारिशों का पालन करने से टॉम्बस्टोनिंग (एक छोर पर घटक का खड़ा होना) को रोकने में मदद मिलती है और अच्छे सोल्डर फिलेट्स सुनिश्चित होते हैं।
6. Soldering & Assembly Guidelines
6.1 आईआर रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफ़ाइल
लीड-मुक्त (Pb-मुक्त) सोल्डर प्रक्रियाओं के लिए एक विस्तृत सुझाई गई रीफ्लो प्रोफाइल प्रदान की गई है। मुख्य पैरामीटर में शामिल हैं:
- प्रीहीट: 150-200°C अधिकतम 120 सेकंड के लिए ताकि बोर्ड को धीरे-धीरे गर्म किया जा सके और फ्लक्स सक्रिय हो सके।
- शिखर तापमान: अधिकतम 260°C.
- लिक्विडस से ऊपर समय: घटक को अधिकतम 10 सेकंड के लिए चरम तापमान के संपर्क में लाया जाना चाहिए।
- सीमा: इन परिस्थितियों में डिवाइस को दो से अधिक रीफ्लो चक्रों से नहीं गुजरना चाहिए।
6.2 हैंड सोल्डरिंग
यदि हाथ से सोल्डरिंग करना आवश्यक है, तो इसे अत्यधिक सावधानी के साथ किया जाना चाहिए:
- Iron Temperature: अधिकतम 300°C.
- सोल्डरिंग समय: प्रति सोल्डर जोड़ पर अधिकतम 3 सेकंड.
- सीमा: केवल एक हाथ-सोल्डरिंग चक्र की अनुमति है.
6.3 सफाई
यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई की आवश्यकता हो:
- केवल निर्दिष्ट विलायकों का उपयोग करें: एथिल अल्कोहल या आइसोप्रोपाइल अल्कोहल।
- सामान्य कमरे के तापमान पर डुबाने का समय एक मिनट से कम होना चाहिए।
- आक्रामक या अनिर्दिष्ट रासायनिक सफाई उत्पादों से बचें, क्योंकि वे LED पैकेज सामग्री और ऑप्टिकल लेंस को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
6.4 भंडारण की स्थितियाँ
उचित भंडारण नमी अवशोषण को रोकने के लिए आवश्यक है, जो रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्निंग" (पैकेज क्रैकिंग) का कारण बन सकता है।
- Sealed Package: नमी अवरोध बैग खोलने के एक वर्ष के भीतर उपयोग करें और ≤30°C और ≤90% RH पर संग्रहित करें।
- खोला गया पैकेज: ≤30°C और ≤60% RH पर संग्रहित करें। एक सप्ताह के भीतर उपयोग करें। लंबे समय तक भंडारण के लिए, इसे एक सीलबंद कंटेनर में सिलिका जेल के साथ या नाइट्रोजन डेसिकेटर में रखें।
- रीबेकिंग: अपनी मूल पैकेजिंग से बाहर एक सप्ताह से अधिक समय तक संग्रहीत घटकों को अवशोषित नमी को हटाने के लिए सोल्डरिंग से पहले लगभग 60°C पर कम से कम 20 घंटे तक बेक किया जाना चाहिए।
7. Packaging & Ordering Information
7.1 टेप और रील विनिर्देश
यह डिवाइस स्वचालित पिक-एंड-प्लेस मशीनों के लिए अनुकूलित प्रारूप में आपूर्ति की जाती है:
- टेप की चौड़ाई: 8mm.
- रील का आकार: व्यास में 7 इंच।
- प्रति रील मात्रा: 4000 टुकड़े।
- न्यूनतम ऑर्डर मात्रा: शेष मात्रा के लिए 500 टुकड़े।
- पैकेजिंग मानक: ANSI/EIA-481 विशिष्टताओं का अनुपालन करता है। खाली पॉकेट्स को कवर टेप से सील किया गया है।
8. अनुप्रयोग सुझाव
8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- स्थिति संकेतक: द्वि-रंग क्षमता कई स्थिति संकेतों के लिए अनुमति देती है (जैसे, पावर ऑन=हरा, स्टैंडबाय=नीला, दोष=वैकल्पिक)।
- बैकलाइटिंग: छोटे एलसीडी डिस्प्ले, कीपैड या पैनल संकेतकों के लिए जहां स्थान सीमित है।
- सजावटी प्रकाश व्यवस्था: उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, खिलौने या उपकरणों में जहां रंगीन प्रकाश प्रभाव वांछित है।
- ऑटोमोटिव इंटीरियर लाइटिंग: गैर-महत्वपूर्ण इंटीरियर प्रकाश व्यवस्था के लिए, दिए गए ऑपरेटिंग तापमान सीमा को देखते हुए।
- IoT Devices & Wearables: पतला प्रोफ़ाइल और कम बिजली की खपत इसे कॉम्पैक्ट, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उपयुक्त बनाती है।
8.2 महत्वपूर्ण डिज़ाइन विचार
- Current Limiting: प्रत्येक एलईडी चिप के साथ श्रृंखला में हमेशा बाहरी करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स का उपयोग करें। सप्लाई वोल्टेज, वांछित फॉरवर्ड करंट (डीसी रेटिंग से अधिक नहीं), और प्रत्येक रंग के लिए विशिष्ट Vf के आधार पर रेसिस्टर मानों की गणना करें।F किसी वोल्टेज स्रोत से सीधे न जोड़ें।
- थर्मल प्रबंधन: हालांकि पावर डिसिपेशन कम है, अत्यधिक गर्म होने और समय से पहले चमक में कमी को रोकने के लिए, विशेष रूप से अधिकतम करंट के निकट या उच्च परिवेशी तापमान में संचालित करने पर, पर्याप्त पीसीबी कॉपर एरिया या थर्मल रिलीफ सुनिश्चित करें।
- ESD संरक्षण: यदि असेंबली वातावरण या अंतिम-उपयोग परिदृश्य ESD जोखिम पैदा करता है, तो LED पिन से जुड़ी PCB लाइनों पर ESD संरक्षण डायोड लागू करें।
- प्रकाशीय डिज़ाइन: लाइट गाइड्स, डिफ्यूज़र्स या लेंस के डिज़ाइन में व्यापक व्यूइंग एंगल और संभावित चमक भिन्नता (बिनिंग) का ध्यान रखें।
9. Technical Comparison & Differentiation
सिंगल-कलर एलईडी या पुराने ड्यूल-कलर पैकेज की तुलना में, यह डिवाइस स्पष्ट लाभ प्रदान करता है:
- vs. Two Discrete LEDs: महत्वपूर्ण पीसीबी स्थान की बचत करता है (एक फुटप्रिंट बनाम दो), प्लेसमेंट समय कम करता है, और बिल ऑफ मैटेरियल्स को सरल बनाता है।
- बनाम मोटे ड्यूल-कलर एलईडी: 0.55mm की ऊंचाई आधुनिक स्मार्टफोन, टैबलेट और स्लिम लैपटॉप जैसे अल्ट्रा-थिन उपकरणों में उपयोग को सक्षम बनाती है, जहां z-height एक महत्वपूर्ण बाधा है।
- बनाम नॉन-रीफ्लो संगत एलईडी: मानक एसएमटी रीफ्लो प्रक्रियाओं के साथ सीधी संगतता माध्यमिक मैन्युअल सोल्डरिंग चरणों की आवश्यकता को समाप्त करती है, जिससे विनिर्माण उपज और विश्वसनीयता में सुधार होता है।
- चिप टेक्नोलॉजी: नीले रंग के लिए InGaN और हरे रंग के लिए AlInGaP का उपयोग उन्नत अर्धचालक सामग्री का प्रतिनिधित्व करता है, जो पुरानी तकनीकों की तुलना में उच्च दक्षता और चमक के लिए जानी जाती हैं।
10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)
10.1 क्या मैं नीले और हरे दोनों एलईडी को एक साथ उनकी अधिकतम डीसी धारा पर चला सकता हूँ?
नहीं। निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग प्रति चिप शक्ति अपव्यय सीमा निर्दिष्ट करती है (नीले के लिए 76mW, हरे के लिए 75mW)। दोनों को उनकी अधिकतम DC धारा (नीले के लिए 20mA, हरे के लिए 30mA) और विशिष्ट V पर एक साथ संचालित करने सेF क्रमशः लगभग 54mW और 52.5mW के शक्ति स्तर प्राप्त होंगे, जो सीमा के भीतर हैं। हालांकि, छोटे पैकेज में उत्पन्न कुल ऊष्मा पर विचार किया जाना चाहिए। विश्वसनीय दीर्घकालिक संचालन के लिए, उन्हें अधिकतम से कम धाराओं पर चलाने की सलाह दी जाती है, खासकर यदि दोनों लगातार चालू हैं।
10.2 फॉरवर्ड वोल्टेज इतने अलग क्यों हैं?
फॉरवर्ड वोल्टेज अर्धचालक सामग्री के बैंडगैप का एक मौलिक गुण है। नीली रोशनी, जिसमें उच्च फोटॉन ऊर्जा (छोटी तरंगदैर्ध्य) होती है, एक व्यापक बैंडगैप (InGaN) वाले अर्धचालक की आवश्यकता होती है, जिसमें स्वाभाविक रूप से उच्च फॉरवर्ड वोल्टेज होता है। हरी रोशनी (AlInGaP) में थोड़ी कम फोटॉन ऊर्जा होती है, जो कम बैंडगैप और इस प्रकार कम फॉरवर्ड वोल्टेज से मेल खाती है। यह एक भौतिक विशेषता है, कोई दोष नहीं।
10.3 ऑर्डर करते समय मैं बिन कोड की व्याख्या कैसे करूं?
बिन कोड (जैसे, "K", "L", "M", "N") LED की गारंटीकृत न्यूनतम चमक को परिभाषित करता है। यदि आपके डिज़ाइन को 18 mcd की न्यूनतम चमक की आवश्यकता है, तो आपको बिन कोड "M" या उच्चतर ("N") निर्दिष्ट करना चाहिए। यदि चमक महत्वपूर्ण नहीं है, तो एक निचला बिन कोड ("K" या "L") अधिक लागत-प्रभावी हो सकता है। उपलब्ध बिन कोड के लिए आपूर्तिकर्ता से परामर्श करें।
10.4 क्या यह LED बाहरी उपयोग के लिए उपयुक्त है?
ऑपरेटिंग तापमान सीमा (-20°C से +80°C) कई बाहरी परिस्थितियों को कवर करती है। हालाँकि, डेटाशीट धूल और पानी के खिलाफ इनग्रेस प्रोटेक्शन (आईपी) रेटिंग निर्दिष्ट नहीं करती है। बाहरी उपयोग के लिए, एलईडी को सीधे पर्यावरणीय संपर्क, नमी और यूवी विकिरण से बचाने के लिए उचित रूप से एनकैप्सुलेटेड या एक सील्ड असेंबली के भीतर रखा जाना चाहिए, जो समय के साथ प्लास्टिक लेंस को खराब कर सकता है।
11. Practical Design Case Study
परिदृश्य: दोहरे रंग की स्थिति LED वाला एक कॉम्पैक्ट IoT सेंसर नोड डिज़ाइन करना। डिवाइस एक 3.3V रेगुलेटर द्वारा संचालित है और एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करता है जिसमें 20mA सोर्स करने में सक्षम GPIO पिन हैं।
कार्यान्वयन:
- सर्किट डिज़ाइन: दो GPIO पिन का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक पिन एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर से जुड़ता है, और फिर LED के एक रंग से (नीले रंग के लिए Pin1-3, हरे रंग के लिए Pin2-4)। सामान्य कनेक्शन (जैसे, कैथोड) ग्राउंड से जुड़ा होता है।
- रेसिस्टर गणना (10mA ड्राइव के लिए उदाहरण):
- नीला: Rनीला = (3.3V - 2.7V) / 0.01A = 60Ω. एक मानक 62Ω या 68Ω प्रतिरोधक का उपयोग करें।
- हरा: Rहरा = (3.3V - 1.75V) / 0.01A = 155Ω. Use a standard 150Ω resistor.
- PCB लेआउट: फुटप्रिंट अनुशंसित सोल्डर पैड डिज़ाइन का अनुसरण करता है। पैड पर छोटे थर्मल रिलीफ कनेक्शन का उपयोग सोल्डरिंग में सुविधा के लिए किया जाता है, साथ ही हीट डिसिपेशन के लिए PCB ग्राउंड प्लेन को कुछ थर्मल कंडक्शन प्रदान करता है।
- सॉफ़्टवेयर: माइक्रोकंट्रोलर फर्मवेयर विभिन्न स्थितियों के लिए एलईडी को नियंत्रित कर सकता है: ठोस हरा (परिचालन), चमकता नीला (डेटा संचरण), वैकल्पिक (त्रुटि), आदि।
12. संचालन सिद्धांत
एलईडी में प्रकाश उत्सर्जन एक अर्धचालक पी-एन जंक्शन में इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस पर आधारित है। जब सामग्री के बैंडगैप से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। उत्सर्जित प्रकाश का रंग (तरंगदैर्ध्य) सीधे अर्धचालक सामग्री के ऊर्जा बैंडगैप द्वारा निर्धारित होता है। InGaN चिप का बैंडगैप व्यापक होता है, जो उच्च-ऊर्जा वाले नीले फोटॉन उत्सर्जित करती है, जबकि AlInGaP चिप का बैंडगैप संकरा होता है, जो निम्न-ऊर्जा वाले हरे फोटॉन उत्सर्जित करती है। दोनों चिप्स एक ही पैकेज में रखी गई हैं जिसमें एक वाटर-क्लियर लेंस लगा है जो उत्सर्जित प्रकाश को न्यूनतम रूप से परिवर्तित करता है, जिससे एक कॉम्पैक्ट दोहरा प्रकाश स्रोत समाधान प्रदान होता है।
13. Technology Trends
इस तरह के एलईडी का विकास ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रुझानों का हिस्सा है:
- लघुरूपण: पैकेज आकार (फुटप्रिंट और ऊंचाई) में निरंतर कमी, ताकि और भी छोटे और पतले अंतिम उत्पाद संभव हो सकें।
- बढ़ी हुई एकीकरण: दोहरे रंग से आगे बढ़कर आरजीबी (लाल, हरा, नीला) पैकेज और यहां तक कि एकीकृत ड्राइवर या नियंत्रण आईसी ("स्मार्ट एलईडी") वाले पैकेज।
- उच्च दक्षता: आंतरिक क्वांटम दक्षता (आईक्यूई) और प्रकाश निष्कर्षण तकनीकों में निरंतर सुधार से कम ड्राइव धाराओं पर चमकीले एलईडी प्राप्त होते हैं, जिससे समग्र सिस्टम बिजली खपत कम होती है।
- बेहतर विश्वसनीयता: पैकेजिंग सामग्री (एपॉक्सी, सिलिकॉन) और चिप डिज़ाइन में प्रगति से लंबी उम्र और थर्मल तनाव तथा पर्यावरणीय कारकों के प्रति प्रतिरोध में सुधार होता है।
- विस्तारित रंग सीमा: उन्नत डिस्प्ले और प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों के लिए शुद्ध और अधिक संतृप्त रंगों के साथ-साथ सटीक सफेद रंग तापमान उत्पन्न करने हेतु नई अर्धचालक सामग्री और फॉस्फोर का विकास।
LED विनिर्देशन शब्दावली
LED तकनीकी शब्दों की पूर्ण व्याख्या
प्रकाशविद्युत प्रदर्शन
| शब्द | इकाई/प्रतिनिधित्व | सरल व्याख्या | महत्वपूर्ण क्यों |
|---|---|---|---|
| प्रकाशीय प्रभावकारिता | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | बिजली के प्रति वाट प्रकाश उत्पादन, उच्च का अर्थ है अधिक ऊर्जा कुशल। | सीधे ऊर्जा दक्षता ग्रेड और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| Luminous Flux | lm (lumens) | स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश पर्याप्त चमकीला है या नहीं। |
| Viewing Angle | ° (डिग्री), उदाहरण के लिए, 120° | वह कोण जहाँ प्रकाश की तीव्रता आधी रह जाती है, बीम की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाशन सीमा और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| CCT (कलर टेम्परेचर) | K (केल्विन), उदाहरण के लिए, 2700K/6500K | प्रकाश की गर्माहट/ठंडक, कम मान पीलेपन/गर्म, अधिक सफेदी/ठंडक। | प्रकाश व्यवस्था का वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| CRI / Ra | इकाईहीन, 0–100 | वस्तुओं के रंगों को सटीक रूप से प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 अच्छा माना जाता है। | रंग की प्रामाणिकता को प्रभावित करता है, मॉल, संग्रहालय जैसे उच्च मांग वाले स्थानों में प्रयोग किया जाता है। |
| SDCM | MacAdam ellipse steps, e.g., "5-step" | Color consistency metric, smaller steps mean more consistent color. | Ensures uniform color across same batch of LEDs. |
| Dominant Wavelength | nm (नैनोमीटर), उदाहरण के लिए, 620nm (लाल) | रंगीन एलईडी के रंग के अनुरूप तरंगदैर्ध्य। | लाल, पीले, हरे मोनोक्रोम LED के रंग का स्वर निर्धारित करता है। |
| Spectral Distribution | Wavelength vs intensity curve | Shows intensity distribution across wavelengths. | Affects color rendering and quality. |
विद्युत मापदंड
| शब्द | Symbol | सरल व्याख्या | डिज़ाइन संबंधी विचार |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | एलईडी चालू करने के लिए न्यूनतम वोल्टेज, जैसे "प्रारंभिक सीमा"। | ड्राइवर वोल्टेज ≥Vf होना चाहिए, श्रृंखला एलईडी के लिए वोल्टेज जुड़ते हैं। |
| Forward Current | If | Current value for normal LED operation. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| अधिकतम पल्स धारा | Ifp | अल्प अवधि के लिए सहनीय शिखर धारा, जिसका उपयोग मंद प्रकाश या चमकने के लिए किया जाता है। | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | LED सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, इससे अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट को रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक्स को रोकना चाहिए। |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर तक ऊष्मा स्थानांतरण के लिए प्रतिरोध, जितना कम उतना बेहतर। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए अधिक मजबूत ऊष्मा अपव्यय की आवश्यकता होती है। |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज को सहन करने की क्षमता, जितना अधिक मान उतना कम संवेदनशील। | उत्पादन में एंटी-स्टैटिक उपायों की आवश्यकता, विशेष रूप से संवेदनशील एलईडी के लिए। |
Thermal Management & Reliability
| शब्द | प्रमुख मापदंड | सरल व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान | Tj (°C) | LED चिप के अंदर का वास्तविक संचालन तापमान। | हर 10°C कमी जीवनकाल को दोगुना कर सकती है; बहुत अधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग परिवर्तन का कारण बनता है। |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (घंटे) | चमक के प्रारंभिक स्तर के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | सीधे एलईडी "सेवा जीवन" को परिभाषित करता है। |
| लुमेन रखरखाव | % (उदाहरण के लिए, 70%) | समय के बाद बची हुई चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग में चमक की बचत को दर्शाता है। |
| रंग परिवर्तन | Δu′v′ or MacAdam ellipse | उपयोग के दौरान रंग परिवर्तन की डिग्री। | प्रकाश व्यवस्था दृश्यों में रंग स्थिरता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री क्षरण | दीर्घकालिक उच्च तापमान के कारण ह्रास। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन, या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
Packaging & Materials
| शब्द | सामान्य प्रकार | सरल व्याख्या | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| पैकेज प्रकार | EMC, PPA, Ceramic | हाउसिंग सामग्री चिप की सुरक्षा करती है, ऑप्टिकल/थर्मल इंटरफेस प्रदान करती है। | EMC: अच्छी हीट रेजिस्टेंस, कम लागत; Ceramic: बेहतर हीट डिसिपेशन, लंबी लाइफ। |
| Chip Structure | Front, Flip Chip | Chip electrode arrangement. | फ्लिप चिप: बेहतर ताप अपव्यय, उच्च प्रभावकारिता, उच्च-शक्ति के लिए। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, Silicate, Nitride | यह नीले चिप को कवर करता है, कुछ को पीले/लाल रंग में परिवर्तित करता है, और सफेद रंग में मिश्रित करता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रभावकारिता, CCT, और CRI को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिक्स | फ्लैट, माइक्रोलेंस, TIR | सतह पर प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने वाली प्रकाशीय संरचना। | दृश्य कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
Quality Control & Binning
| शब्द | बिनिंग सामग्री | सरल व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| प्रकाश प्रवाह बिन | कोड उदाहरण के लिए, 2G, 2H | चमक के आधार पर समूहीकृत, प्रत्येक समूह के न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होते हैं। | एक ही बैच में समान चमक सुनिश्चित करता है। |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | Forward voltage range के अनुसार समूहीकृत। | ड्राइवर मिलान को सुविधाजनक बनाता है, सिस्टम दक्षता में सुधार करता है। |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांकों के अनुसार समूहीकृत, सुनिश्चित करता है कि सीमा सख्त हो। | रंग स्थिरता की गारंटी देता है, फिक्स्चर के भीतर असमान रंग से बचाता है। |
| CCT Bin | 2700K, 3000K आदि। | CCT के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक की संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न दृश्य CCT आवश्यकताओं को पूरा करता है। |
Testing & Certification
| शब्द | Standard/Test | सरल व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen maintenance test | निरंतर तापमान पर दीर्घकालिक प्रकाश व्यवस्था, चमक क्षय रिकॉर्ड करना। | LED जीवन का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है (TM-21 के साथ)। |
| TM-21 | जीवन अनुमान मानक | LM-80 डेटा के आधार पर वास्तविक परिस्थितियों में जीवन का अनुमान लगाता है। | वैज्ञानिक जीवन पूर्वानुमान प्रदान करता है। |
| IESNA | इल्युमिनेटिंग इंजीनियरिंग सोसाइटी | ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, थर्मल टेस्ट विधियों को शामिल करता है। | उद्योग-मान्यता प्राप्त परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणीकरण | हानिकारक पदार्थों (सीसा, पारा) की अनुपस्थिति सुनिश्चित करता है। | अंतरराष्ट्रीय स्तर पर बाजार पहुंच की आवश्यकता। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश व्यवस्था के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाता है। |