LED डिवाइस स्पेसिफिकेशन शीट - संशोधन 2 - जीवनचक्र जानकारी - चीनी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह तकनीकी दस्तावेज़ एक लाइट एमिटिंग डायोड (LED) डिवाइस के व्यापक विनिर्देश पैरामीटर और अनुप्रयोग मार्गदर्शिका प्रदान करता है। डिवाइस का मुख्य कार्य विद्युत ऊर्जा को दृश्य प्रकाश में कुशलतापूर्वक और विश्वसनीय रूप से परिवर्तित करना है। LED आधुनिक प्रकाश व्यवस्था और प्रदर्शन प्रौद्योगिकी का मूलभूत घटक है, जिसमें लंबी सेवा जीवन, कम बिजली की खपत और विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में स्थिर प्रदर्शन जैसे लाभ हैं। यह विनिर्देश पुस्तिका उन महत्वपूर्ण पैरामीटरों को शामिल करती है जो इंजीनियरों और डिजाइनरों को इस डिवाइस को अपने सिस्टम में सफलतापूर्वक एकीकृत करने के लिए आवश्यक हैं।

इस LED के मुख्य लाभों में इसका मानकीकृत फॉर्म फैक्टर, सुसंगत ऑप्टिकल आउटपुट और स्थिर विद्युत विशेषताएं शामिल हैं। यह उच्च विश्वसनीयता और लागत प्रभावशीलता की मांग वाले बड़े पैमाने पर उत्पादन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। लक्षित बाजार में व्यापक उद्योग शामिल हैं, जिनमें सामान्य प्रकाश व्यवस्था, ऑटोमोटिव लाइटिंग, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, साइनेज और डिस्प्ले बैकलाइटिंग शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

इष्टतम डिजाइन और प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए तकनीकी पैरामीटर की गहन समझ महत्वपूर्ण है।

2.1 ल्यूमिनस और क्रोमैटिक विशेषताएँ

प्रकाशमितीय विशेषताएँ LED के प्रकाश उत्पादन को परिभाषित करती हैं। मुख्य पैरामीटर में ल्यूमिनस फ्लक्स शामिल है, जो विशिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत उत्सर्जित प्रकाश की अनुभूत शक्ति को मापता है, और इसे आमतौर पर लुमेन (lm) में निर्दिष्ट किया जाता है। सफेद LED के लिए, संबंधित रंग तापमान (CCT) सफेद प्रकाश के रंग टोन को दर्शाता है, जो गर्म सफेद (उदाहरण के लिए, 2700K-3000K) से ठंडे सफेद (उदाहरण के लिए, 5000K-6500K) तक होता है। रंगीन LED के लिए, प्रमुख तरंगदैर्ध्य मुख्य माप है, जो अनुभूत रंग को परिभाषित करता है। वर्णमितीय निर्देशांक (उदाहरण के लिए, CIE x, y) मानक वर्णमिति चार्ट पर सटीक रंग बिंदु प्रदान करते हैं। देखने का कोण या बीम कोण प्रकाश तीव्रता के कोणीय वितरण को निर्दिष्ट करता है, जिसे आमतौर पर वह कोण परिभाषित किया जाता है जहां तीव्रता अपने शिखर मान के 50% तक गिर जाती है।

2.2 विद्युत पैरामीटर

विद्युत विशेषताएँ LED के संचालन की शर्तें निर्धारित करती हैं। फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) एक विशिष्ट फॉरवर्ड करंट (If) लगाने पर LED के सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप है। इस पैरामीटर के सामान्य मान और अधिकतम रेटिंग होती है। पूर्ण अधिकतम रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती है जो स्थायी क्षति का कारण बन सकती हैं, जिसमें अधिकतम फॉरवर्ड करंट, पीक पल्स करंट और रिवर्स वोल्टेज शामिल हैं। बिजली की खपत की गणना फॉरवर्ड वोल्टेज और करंट के गुणनफल के रूप में की जाती है, और अधिक गर्म होने से रोकने के लिए इसे प्रबंधित किया जाना चाहिए।

2.3 ऊष्मीय विशेषताएँ

LED के प्रदर्शन और जीवनकाल के लिए थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है। जंक्शन तापमान (Tj) अर्धचालक चिप का स्वयं का तापमान है। जंक्शन से सोल्डर पॉइंट (Rth j-sp) या परिवेश (Rth j-a) तक थर्मल प्रतिरोध, चिप से गर्मी के संचालन की दक्षता को मात्रात्मक रूप से व्यक्त करता है। कम थर्मल प्रतिरोध का मतलब बेहतर गर्मी अपव्यय क्षमता है। संचालन और भंडारण तापमान सीमा, विश्वसनीय संचालन और गैर-संचालन भंडारण के लिए परिवेशीय सीमाओं को परिभाषित करती है।

3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण

निर्माण प्रक्रिया में भिन्नताओं के कारण, अंतिम उत्पाद की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एलईडी को उनके प्रदर्शन के आधार पर बिन किया जाता है।

3.1 वेवलेंथ/कलर टेम्परेचर ग्रेडिंग

LED को उनकी प्रमुख तरंगदैर्ध्य (मोनोक्रोमैटिक LED के लिए) या संबंधित रंग तापमान और क्रोमैटिसिटी निर्देशांक (व्हाइट LED के लिए) के आधार पर समूहीकृत किया जाता है। ग्रेडिंग CIE क्रोमैटिसिटी चार्ट पर परिभाषित की जाती है, जो आमतौर पर ANSI C78.377 जैसे मानकों का पालन करती है। यह किसी एकल अनुप्रयोग के भीतर रंग समरूपता सुनिश्चित करता है।

3.2 चमकदार प्रवाह ग्रेडिंग

LED को एक विशिष्ट परीक्षण धारा पर उसके प्रकाश उत्पादन के आधार पर बिन किया जाता है। बिनिंग आमतौर पर न्यूनतम लुमेन रेंज (उदाहरण के लिए, 20-22 lm, 22-24 lm) द्वारा परिभाषित की जाती है। यह डिजाइनरों को विशिष्ट चमक आवश्यकताओं को पूरा करने वाले उपकरणों का चयन करने में सक्षम बनाता है।

3.3 फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेडिंग

उपकरणों को दिए गए परीक्षण धारा पर उनके फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। सामान्य वर्गीकरण सीमाएँ 2.8V - 3.0V, 3.0V - 3.2V हो सकती हैं। एक समान वोल्टेज वर्गीकरण स्थिर ड्राइवर सर्किट डिजाइन करने और सरणी में शक्ति वितरण का प्रबंधन करने में सहायता करता है।

4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

4.1 करंट-वोल्टेज (I-V) विशेषता वक्र

I-V वक्र एक मौलिक विशेषता है, जो LED के माध्यम से प्रवाहित होने वाली फॉरवर्ड करंट और उसके सिरों पर वोल्टेज के बीच संबंध दर्शाता है। यह गैर-रैखिक है और एक थ्रेशोल्ड वोल्टेज होता है, जिसके नीचे लगभग कोई करंट प्रवाहित नहीं होता। कार्य क्षेत्र में वक्र की ढलान गतिशील प्रतिरोध निर्धारित करती है। उपयुक्त करंट-सीमित सर्किट चुनने के लिए यह चार्ट महत्वपूर्ण है।

4.2 तापमान निर्भरता विशेषताएँ

कुछ महत्वपूर्ण पैरामीटर तापमान के साथ बदलते हैं। चमकदार प्रवाह आमतौर पर जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाता है। अधिकांश प्रकार के LED के लिए, फॉरवर्ड वोल्टेज आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाता है। इन संबंधों को प्लॉट करने से डिजाइनरों को वास्तविक थर्मल स्थितियों में प्रदर्शन को समझने और आवश्यक क्षतिपूर्ति या थर्मल प्रबंधन रणनीतियों को लागू करने में मदद मिलती है।

4.3 स्पेक्ट्रल पावर डिस्ट्रीब्यूशन (SPD)

SPD ग्राफ विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में उत्सर्जित प्रकाश की सापेक्ष तीव्रता को दर्शाता है। सफेद LED (आमतौर पर फॉस्फर कोटेड ब्लू चिप का उपयोग करके) के लिए, यह ब्लू पंप पीक और व्यापक फॉस्फर-रूपांतरित उत्सर्जन स्पेक्ट्रम दिखाता है। रंगीन LED के लिए, यह प्रमुख तरंगदैर्ध्य पर एक संकीर्ण शिखर दिखाता है। SPD प्रकाश के रंग प्रतिपादन गुणों और रंग गुणवत्ता को निर्धारित करता है।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

5.1 Outline Dimensions and Drawings

विस्तृत यांत्रिक चित्र LED पैकेज के सटीक भौतिक आयाम प्रदान करते हैं, जिसमें लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई और किसी भी वक्रता शामिल है। महत्वपूर्ण सहनशीलताएं निर्दिष्ट की गई हैं। यह जानकारी PCB पैड डिजाइन और अंतिम असेंबली में सही स्थापना सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

5.2 पैड लेआउट और पैड डिज़ाइन

अनुशंसित PCB पैड लेआउट (फुटप्रिंट) प्रदान किया गया है, जो कॉपर पैड के आकार, आकृति और अंतर को दर्शाता है। यह रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान विश्वसनीय सोल्डर जोड़ बनाना सुनिश्चित करता है। डिजाइन में आमतौर पर थर्मल डिसिपेशन के लिए एक थर्मल पैड शामिल होता है।

5.3 पोलैरिटी अंकन

एनोड (+) और कैथोड (-) पिन की पहचान करने के तरीके को स्पष्ट रूप से इंगित करता है। यह आमतौर पर पैकेजिंग पर मार्किंग (जैसे नॉच, डॉट या चम्फर), अलग-अलग पिन लंबाई या आंतरिक दृश्य संकेतों के माध्यम से किया जाता है। सही पोलैरिटी सर्किट के कामकाज के लिए महत्वपूर्ण है।

6. वेल्डिंग और असेंबली मार्गदर्शिका

6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल

अनुशंसित रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफाइल को परिभाषित करता है, जिसमें प्रीहीट, सोक, रीफ्लो (पीक तापमान) और कूलिंग चरण शामिल हैं। महत्वपूर्ण पैरामीटर में पीक तापमान (आमतौर पर 260°C से अधिक नहीं, अल्प अवधि के लिए), लिक्विडस तापमान से ऊपर का समय और अधिकतम हीटिंग दर शामिल हैं। इस प्रोफाइल का पालन करने से LED पैकेज और सोल्डर जोड़ों को थर्मल क्षति से बचाया जा सकता है।

6.2 संचालन एवं असेंबली सावधानियाँ

सावधानियों में शामिल हैं: LED लेंस पर यांत्रिक तनाव से बचना; ऑप्टिकल सतह के प्रदूषण को रोकना; संचालन के दौरान ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सुरक्षा का उपयोग करना; यह सुनिश्चित करना कि लेंस पर कोई फ्लक्स अवशेष न रहे। आमतौर पर हैंड सोल्डरिंग के लिए सोल्डरिंग आयरन के उपयोग की सलाह नहीं दी जाती है।

6.3 भंडारण की शर्तें

LED को शुष्क, निष्क्रिय वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए। विशिष्ट शर्तों में शामिल हैं: तापमान सीमा (उदाहरण के लिए, 5°C से 30°C), एक विशिष्ट सीमा से कम सापेक्ष आर्द्रता (उदाहरण के लिए, 60% RH), सीधी धूप और संक्षारक गैसों से बचाव। नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL) रेटिंग यह दर्शाती है कि पर्यावरणीय नमी के संपर्क में आने के बाद उपयोग से पहले बेकिंग की आवश्यकता है या नहीं।

7. पैकेजिंग और आर्डर जानकारी

7.1 पैकेजिंग विनिर्देश

डिवाइस उद्योग-मानक पैकेजिंग प्रारूपों में उपलब्ध है। सामान्य प्रारूपों में स्वचालित असेंबली के लिए टेप और रील शामिल हैं, जिनमें रील व्यास, कैरियर टेप चौड़ाई, पॉकेट पिच और डिवाइस अभिविन्यास निर्दिष्ट हैं। प्रति रील मात्रा स्पष्ट रूप से परिभाषित है (उदाहरण के लिए, 13-इंच रील प्रति रील 2000 टुकड़े)।

7.2 लेबल और चिह्न

पैकेजिंग लेबल में निम्नलिखित जानकारी शामिल होती है: पार्ट नंबर, मात्रा, तिथि कोड, बैच नंबर और साथ ही ल्यूमेनस फ्लक्स, रंग और वोल्टेज के ग्रेडिंग कोड। एकल LED पैकेज पर पार्ट नंबर या सरलीकृत पहचान कोड अंकित होता है।

7.3 पार्ट नंबर कोडिंग सिस्टम

पार्ट नंबर एक कोड है जिसमें महत्वपूर्ण विशेषताएँ शामिल होती हैं। इसमें आमतौर पर उत्पाद श्रृंखला, पैकेज आकार, रंग/तरंग दैर्ध्य, लुमेन बिनिंग, वोल्टेज बिनिंग का प्रतिनिधित्व करने वाले फ़ील्ड शामिल होते हैं, और कभी-कभी विशेष सुविधाएँ भी होती हैं। एक डिकोडिंग टेबल प्रदान किया गया है जो पार्ट नंबर को उसके घटक विनिर्देशों में विश्लेषित कर सकता है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

मूल अनुप्रयोग परिपथ दर्शाया गया है। सबसे आम तरीका एक श्रृंखला अवरोधक का उपयोग करके धारा को सीमित करना है, जब इसे एक स्थिर वोल्टेज स्रोत (जैसे बैटरी या DC बिजली आपूर्ति) द्वारा संचालित किया जाता है। अधिक सटीक नियंत्रण के लिए, एक स्थिर धारा ड्राइवर परिपथ (रैखिक या स्विचिंग विनियामक) की सिफारिश की जाती है, विशेष रूप से सरणी अनुप्रयोगों या जहाँ चमक एकरूपता की सख्त आवश्यकता होती है।

8.2 डिज़ाइन विचार बिंदु

प्रमुख डिज़ाइन विचारों में शामिल हैं: पर्याप्त PCB कॉपर फ़ॉइल क्षेत्र या हीट सिंक के माध्यम से थर्मल प्रबंधन; यह सुनिश्चित करना कि ड्राइवर LED के वोल्टेज रेंज के भीतर आवश्यक करंट प्रदान कर सके; रिवर्स पोलैरिटी और वोल्टेज ट्रांसिएंट्स से सुरक्षा; वांछित प्रकाश वितरण प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल डिज़ाइन (लेंस, डिफ्यूज़र) पर विचार; तथा निर्माण योग्यता और विश्वसनीयता के लिए डिज़ाइन।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

पिछली पीढ़ी के एलईडी या वैकल्पिक तकनीकों की तुलना में, यह उपकरण दक्षता (लुमेन प्रति वाट) में सुधार प्रदान कर सकता है, जो समान विद्युत इनपुट पर अधिक प्रकाश उत्पादन देता है। यह अधिक कॉम्पैक्ट पैकेज आकार का उपयोग कर सकता है, जिससे उच्च घनत्व वाले डिज़ाइन संभव होते हैं। बेहतर रंग स्थिरता (सख्त बिनिंग) बहु-एलईडी अनुप्रयोगों में एकरूपता बढ़ाती है। उत्कृष्ट विश्वसनीयता मेट्रिक्स, जैसे लंबा L70 जीवनकाल (प्रकाश उत्पादन के प्रारंभिक मूल्य के 70% तक गिरने का समय), कुल स्वामित्व लागत को कम करते हैं। थर्मल प्रदर्शन में सुधार के लिए पैकेजिंग को भी अनुकूलित किया गया हो सकता है, जिससे उच्च ड्राइव करंट या बेहतर निरंतर आउटपुट की अनुमति मिलती है।

10. सामान्य प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: इस एलईडी को ड्राइव करने के लिए मैं अधिकतम कितनी निरंतर धारा का उपयोग कर सकता हूं?
उत्तर: कृपया "पूर्ण अधिकतम रेटिंग" तालिका देखें। निर्दिष्ट अधिकतम अग्र धारा से अधिक होने पर एलईडी का तत्काल या क्रमिक क्षरण हो सकता है, जिससे उसका जीवनकाल घट जाता है और प्रकाश उत्पादन कम हो जाता है।

प्रश्न: सही करंट-सीमित रोकनेवाला कैसे चुनें?
उत्तर: ओम के नियम का उपयोग करें: R = (पावर सप्लाई वोल्टेज - LED अग्र वोल्टेज) / वांछित धारा। प्रारंभिक गणना के लिए डेटाशीट में दिए गए विशिष्ट Vf का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन मजबूत डिजाइन के लिए बिनिंग रेंज और तापमान प्रभाव पर विचार करना आवश्यक है। सुनिश्चित करें कि रोकनेवाला की पावर रेटिंग पर्याप्त है: P = (वांछित धारा)^2 * R.

प्रश्न: मेरे LED का प्रकाश उत्पादन समय के साथ क्यों कम हो जाता है?
उत्तर: प्रकाश क्षय एक सामान्य घटना है। डेटाशीट में Lxx जीवनकाल रेटिंग (जैसे L70) उन कार्य घंटों की भविष्यवाणी करती है जब तक आउटपुट प्रारंभिक मूल्य के एक निश्चित प्रतिशत (जैसे 70%) तक गिर जाता है। अत्यधिक ड्राइव करंट या उच्च जंक्शन तापमान इस प्रकाश क्षय प्रक्रिया को तेज कर सकते हैं।

प्रश्न: क्या मैं कई LED को श्रृंखला या समानांतर में जोड़ सकता हूँ?
उत्तर: स्थिर धारा ड्राइवर का उपयोग करते समय, श्रृंखला कनेक्शन को आम तौर पर प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक LED से समान धारा प्रवाहित हो। समानांतर कनेक्शन के लिए धारा असंतुलन को रोकने के लिए, जिससे चमक में असमानता और व्यक्तिगत LED के अधिभार का कारण बन सकता है, फॉरवर्ड वोल्टेज बिनिंग के सावधानीपूर्वक मिलान की आवश्यकता होती है।

11. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडी

केस 1: रैखिक LED ल्यूमिनेयर।कई एलईडी संकीर्ण धातु आधारित पीसीबी (एमसीपीसीबी) पर लगाए जाते हैं। वे श्रृंखला-समानांतर संयोजन में जुड़े होते हैं और एक एकल निरंतर-धारा ड्राइवर द्वारा संचालित होते हैं। धातु आधार आवश्यक ताप अपव्यय प्रदान करता है। सरणी के ऊपर प्रकाशीय घटक जैसे विसरण प्लेट या परावर्तक रखे जाते हैं, जो कार्यालय या खुदरा प्रकाश व्यवस्था के लिए एक समान रैखिक प्रकाश स्रोत बनाते हैं।

केस 2: ऑटोमोटिव इंटीरियर लाइटिंग।छोटे एलईडी समूह (संभवतः विभिन्न रंगों के) डोम लाइट, रीडिंग लैंप या एंबिएंट लाइटिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं। डिज़ाइन को वाहन की विद्युत प्रणाली के व्यापक इनपुट वोल्टेज रेंज (उदाहरण के लिए, 9V-16V) पर विचार करना चाहिए, जिसके लिए उपयुक्त वोल्टेज नियामक या बक कनवर्टर की आवश्यकता होती है। एलईडी को ऑटोमोटिव-ग्रेड विश्वसनीयता और तापमान आवश्यकताओं को भी पूरा करना चाहिए।

12. कार्य सिद्धांत परिचय

LED एक अर्धचालक p-n जंक्शन डायोड है। जब अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-प्रकार क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-प्रकार क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट किए जाते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) प्रयुक्त अर्धचालक सामग्री के ऊर्जा बैंड अंतराल द्वारा निर्धारित होती है (उदाहरण के लिए, नीली/हरी रोशनी के लिए InGaN, लाल/अंबर रोशनी के लिए AlInGaP)। सफेद एलईडी आमतौर पर नीली एलईडी चिप पर पीले फॉस्फोर को लेपित करके बनाई जाती है; कुछ नीला प्रकाश पीले प्रकाश में परिवर्तित हो जाता है, और नीले और पीले प्रकाश का मिश्रण प्रकाश सफेद प्रकाश के रूप में अनुभव किया जाता है।

13. तकनीकी रुझान एवं विकास

LED उद्योग का निरंतर विकास जारी है, जिसमें कई स्पष्ट रुझान दिखाई दे रहे हैं। प्रकाश दक्षता (लुमेन प्रति वाट) में स्थिर वृद्धि हो रही है, जिससे दिए गए प्रकाश उत्पादन पर ऊर्जा खपत कम हो रही है। रंग गुणवत्ता मापदंड, जैसे कि रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI) और TM-30 जैसे नए मापदंडों में सुधार हो रहा है, विशेष रूप से उच्च CRI अनुप्रयोगों जैसे संग्रहालय और खुदरा प्रकाश व्यवस्था में। लघुरूपण निरंतर जारी है, जिससे प्रत्यक्ष-दृश्य डिस्प्ले का पिक्सेल पिच छोटा होता जा रहा है। विशेषज्ञता के क्षेत्रों में भी महत्वपूर्ण विकास हुए हैं, उदाहरण के लिए कीटाणुशोधन के लिए UV-C LED, अगली पीढ़ी के डिस्प्ले के लिए Micro-LED, और पौधों की वृद्धि के लिए स्पेक्ट्रम-अनुकूलित हॉर्टिकल्चरल LED। विभिन्न परिचालन स्थितियों में विश्वसनीयता और जीवनकाल अभी भी औद्योगिक और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों का प्रमुख फोकस है।