3020 मिड-पावर एलईडी डेटाशीट - आयाम 3.0x2.0mm - वोल्टेज 6.6V - पावर 0.5W - कूल/न्यूट्रल/वार्म व्हाइट - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

उत्पाद अवलोकन

3020 श्रृंखला एक मिड-पावर एलईडी समाधान का प्रतिनिधित्व करती है जो सामान्य प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन की गई है, जो ल्यूमिनस दक्षता, लागत-प्रभावशीलता और विश्वसनीयता के बीच एक इष्टतम संतुलन प्रदान करती है। थर्मली एन्हांस्ड एपॉक्सी मोल्डिंग कंपाउंड (ईएमसी) पैकेज में रखा गया यह एलईडी, एक कॉम्पैक्ट 3.0mm x 2.0mm फुटप्रिंट में सुसंगत प्रदर्शन देने के लिए इंजीनियर किया गया है। इस श्रृंखला की विशेषता इसकी उच्च लुमेन-प्रति-वाट और लुमेन-प्रति-डॉलर अनुपात है, जो इसे लागत-संवेदनशील लेकिन प्रदर्शन-उन्मुख प्रकाश डिज़ाइन के लिए एक आकर्षक विकल्प बनाती है।

इस उत्पाद की मुख्य स्थिति रेट्रोफिट और नए निर्माण सामान्य प्रकाश बाजारों के भीतर है, जिसमें इनडोर और आउटडोर अनुप्रयोग शामिल हैं। इसके प्राथमिक लाभ ईएमसी पैकेजिंग सामग्री से उत्पन्न होते हैं, जो पारंपरिक प्लास्टिक की तुलना में बेहतर थर्मल प्रबंधन प्रदान करती है, जिससे उच्च ड्राइव करंट और बेहतर दीर्घायु संभव होती है। एलईडी की नाममात्र शक्ति 0.5W के लिए रेटेड है लेकिन उपयुक्त थर्मल परिस्थितियों में 0.8W तक चलाई जा सकती है, जो डिज़ाइन लचीलापन प्रदान करती है।

लक्षित बाजार में प्रकाश व्यवस्था के विभिन्न खंड शामिल हैं: रेट्रोफिट परियोजनाओं में पारंपरिक तापदीप्त और फ्लोरोसेंट लैंप के प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन, आवासीय और वाणिज्यिक सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए प्राथमिक प्रकाश स्रोत, साइनेज के लिए बैकलाइटिंग, और स्थापत्य या सजावटी प्रकाश व्यवस्था जहां रंग गुणवत्ता और विश्वसनीयता सर्वोपरि है।

गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

प्रकाशमितीय और रंग विशेषताएं

विद्युत-प्रकाशीय प्रदर्शन को 25°C परिवेश तापमान और 60% सापेक्ष आर्द्रता की मानक परीक्षण स्थितियों के तहत 80mA के ड्राइव करंट पर निर्दिष्ट किया गया है। उत्पाद परिवार वार्म व्हाइट (2725K) से कूल व्हाइट (7040K) तक फैले सहसंबंधित रंग तापमान (CCT) विकल्प प्रदान करता है, जो उत्पाद चयन तालिका में विस्तृत है। सभी वेरिएंट कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI या Ra) का न्यूनतम 80 बनाए रखते हैं, जो सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए अच्छी रंग निष्ठा सुनिश्चित करता है। विशिष्ट ल्यूमिनस फ्लक्स मान 80mA पर 54 लुमेन से 66 लुमेन तक होते हैं, जो CCT बिन पर निर्भर करता है। निर्दिष्ट माप सहनशीलताओं पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है: ल्यूमिनस फ्लक्स के लिए ±7% और CRI के लिए ±2। CCT को CIE 1931 क्रोमैटिसिटी डायग्राम से प्राप्त किया जाता है।

विद्युत और तापीय पैरामीटर

मुख्य विद्युत पैरामीटर एलईडी के संचालन सीमा को परिभाषित करते हैं। विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) 80mA पर 6.6V है, जिसकी सहनशीलता ±0.1V है। निरपेक्ष अधिकतम फॉरवर्ड करंट 120mA है, जिसमें पल्स करंट (IFP) रेटिंग ≤100µs के पल्स और ≤1/10 ड्यूटी साइकिल के लिए 200mA है। अधिकतम पावर डिसिपेशन (PD) 816mW के रूप में निर्दिष्ट है। रिवर्स वोल्टेज (VR) सहन क्षमता 5V है।

विश्वसनीयता के लिए थर्मल प्रदर्शन महत्वपूर्ण है। जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक थर्मल प्रतिरोध (RθJ-SP) आमतौर पर 21°C/W होता है। यह पैरामीटर संचालन जंक्शन तापमान को बोर्ड तापमान से सीधे जोड़ता है। अधिकतम अनुमेय जंक्शन तापमान (Tj) 115°C है। डिवाइस में 110 डिग्री का व्यापक व्यूइंग एंगल (2θ1/2) है, जो एक विस्तृत, समान प्रकाश वितरण प्रदान करता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा ह्यूमन बॉडी मॉडल (HBM) के अनुसार 1000V तक अनुपालन करती है।

निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग्स

डिवाइस विश्वसनीयता के लिए निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग्स का पालन अनिवार्य है। इन सीमाओं को पार करने से स्थायी क्षति हो सकती है। रेटिंग्स हैं: फॉरवर्ड करंट (IF): 120mA; पल्स फॉरवर्ड करंट (IFP): 200mA; पावर डिसिपेशन (PD): 816mW; रिवर्स वोल्टेज (VR): 5V; ऑपरेटिंग तापमान (Topr): -40°C से +85°C; भंडारण तापमान (Tstg): -40°C से +85°C; जंक्शन तापमान (Tj): 115°C; सोल्डरिंग तापमान (Tsld): 10 सेकंड के लिए 230°C या 260°C (रीफ्लो प्रोफाइल पर निर्भर)।

बिनिंग प्रणाली स्पष्टीकरण

रंग / CCT बिनिंग

एलईडी को एक प्रकाश फिक्स्चर के भीतर सुसंगतता सुनिश्चित करने के लिए सटीक रंग बिन में वर्गीकृत किया जाता है। रंग निर्देशांक के लिए बिनिंग संरचना CIE 1931 क्रोमैटिसिटी डायग्राम पर एक अण्डाकार प्रणाली का अनुसरण करती है। प्रत्येक बिन (जैसे, 27M5, 30M5) एक केंद्र बिंदु (x, y निर्देशांक), अर्ध-प्रमुख अक्ष (a), अर्ध-लघु अक्ष (b), और एक घूर्णन कोण (Φ) द्वारा परिभाषित किया जाता है। यह प्रणाली 2600K से 7000K रेंज के लिए एनर्जी स्टार प्रोग्राम आवश्यकताओं के साथ संरेखित है। रंग निर्देशांक के लिए माप अनिश्चितता ±0.007 है। यह कड़ी बिनिंग एक सरणी में व्यक्तिगत एलईडी के बीच दृश्यमान रंग अंतर को न्यूनतम करती है।

ल्यूमिनस फ्लक्स बिनिंग

चमक एकरूपता का प्रबंधन करने के लिए, एलईडी को उनके ल्यूमिनस फ्लक्स आउटपुट के अनुसार 80mA पर भी बिन किया जाता है। फ्लक्स को कोड (E7, E8, E9, F1) में वर्गीकृत किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट लुमेन रेंज का प्रतिनिधित्व करता है (जैसे, E8: 58-62 lm, E9: 62-66 lm, F1: 66-70 lm)। किसी दिए गए एलईडी के लिए लागू फ्लक्स बिन उसके रंग बिन पर निर्भर करता है। यह द्वि-आयामी बिनिंग (रंग और फ्लक्स) डिजाइनरों को उन एलईडी का चयन करने की अनुमति देती है जो उनके अनुप्रयोग की क्रोमैटिसिटी और चमक दोनों आवश्यकताओं से मेल खाते हैं।

फॉरवर्ड वोल्टेज बिनिंग

ड्राइवर डिज़ाइन और समानांतर स्ट्रिंग्स में करंट मिलान में सहायता के लिए फॉरवर्ड वोल्टेज को तीन बिन में वर्गीकृत किया जाता है। बिन हैं: कोड C (5.5V - 6.0V), कोड D (6.0V - 6.5V), और कोड E (6.5V - 7.0V), जिसे 80mA पर ±0.1V की सहनशीलता के साथ मापा जाता है। एक ही वोल्टेज बिन से एलईडी का चयन करने से मल्टी-एलईडी सिस्टम में अधिक समान करंट वितरण और थर्मल प्रदर्शन सुनिश्चित करने में मदद मिल सकती है।

प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट डिज़ाइन विश्लेषण के लिए कई महत्वपूर्ण ग्राफ प्रदान करती है। रिलेटिव स्पेक्ट्रल डिस्ट्रीब्यूशन प्लॉट उत्सर्जन स्पेक्ट्रम दिखाता है, जो एक फॉस्फर-कन्वर्टेड व्हाइट एलईडी के लिए विशिष्ट है, जिसमें एक ब्लू पंप पीक और एक व्यापक येलो फॉस्फर उत्सर्जन होता है। व्यूइंग एंगल डिस्ट्रीब्यूशन 110-डिग्री हाफ-एंगल के साथ लैम्बर्टियन जैसे उत्सर्जन पैटर्न की पुष्टि करता है।

फॉरवर्ड करंट विशेषताएं महत्वपूर्ण हैं। IF बनाम रिलेटिव ल्यूमिनस फ्लक्स वक्र दिखाता है कि प्रकाश आउटपुट करंट के साथ उप-रैखिक रूप से बढ़ता है, जिसमें उच्च करंट पर बढ़ती गर्मी और ड्रूप के कारण दक्षता आमतौर पर कम हो जाती है। फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट (IV) वक्र ड्राइवर डिज़ाइन के लिए आवश्यक है, जो डायोड के घातीय V-I संबंध को दर्शाता है।

वास्तविक दुनिया के प्रदर्शन के लिए तापमान विशेषताएं महत्वपूर्ण हैं। परिवेश तापमान (Ta) बनाम रिलेटिव ल्यूमिनस फ्लक्स का ग्राफ परिवेश (और परिणामस्वरूप जंक्शन) तापमान बढ़ने के साथ प्रकाश आउटपुट मूल्यह्रास को दर्शाता है। Ta बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज वक्र VF के नकारात्मक तापमान गुणांक को दर्शाता है। जंक्शन तापमान ग्राफ जो Ta को रिलेटिव फ्लक्स और फॉरवर्ड वोल्टेज के विरुद्ध प्लॉट करता है, इन थर्मल निर्भरताओं को और स्पष्ट करता है। शायद सबसे महत्वपूर्ण, अधिकतम फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमान डिरेटिंग वक्र उन्नत परिवेश तापमान पर अधिकतम सुरक्षित संचालन करंट निर्धारित करता है ताकि Tj अधिकतम 115°C को पार करने से रोका जा सके।

CIE क्रोमैटिसिटी डायग्राम रंग बिन (27M5, 30M5, आदि) को ब्लैक-बॉडी लोकस पर अंडाकार के रूप में दृश्य रूप से प्रस्तुत करता है, जो रंग चयन और बिनिंग सीमाओं के लिए एक स्पष्ट संदर्भ प्रदान करता है।

यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

एलईडी लगभग 3.0mm लंबाई और 2.0mm चौड़ाई के आयामों के साथ एक सरफेस-माउंट डिवाइस (एसएमडी) पैकेज का उपयोग करती है। यांत्रिक ड्राइंग विस्तृत आयाम प्रदान करती है, जिसमें पैड स्पेसिंग, घटक ऊंचाई और सोल्डर पैड ज्यामिति शामिल है। सभी आयाम मिलीमीटर में हैं जिसकी अनिर्दिष्ट सहनशीलता ±0.2mm है। ड्राइंग सटीक संदर्भ के लिए 1:1 स्केल पर प्रस्तुत की गई है। पैकेज में दो एनोड और दो कैथोड टर्मिनल हैं, जो मजबूत सोल्डर जोड़ गठन और पीसीबी में बेहतर तापीय चालन की सुविधा प्रदान करते हैं। पोलैरिटी पैकेज पर ही स्पष्ट रूप से चिह्नित है, आमतौर पर एक कैथोड इंडिकेटर जैसे कि नॉच या हरे रंग के चिह्न के साथ।

सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

घटक लीड-फ्री रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है। अधिकतम सोल्डरिंग तापमान 10 सेकंड की अवधि के लिए 230°C या 260°C पीक के रूप में निर्दिष्ट है, जो उपयोग किए गए विशिष्ट रीफ्लो प्रोफाइल (जैसे, SnAgCu सोल्डर) पर निर्भर करता है। थर्मल शॉक को कम करने और पैकेज क्रैकिंग या डिलैमिनेशन को रोकने के लिए नियंत्रित रैंप-अप और कूल-डाउन दरों के साथ अनुशंसित रीफ्लो प्रोफाइल का पालन करना अनिवार्य है। नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL) प्रदान की गई सामग्री में स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट नहीं है, लेकिन ईएमसी पैकेज के लिए, आमतौर पर यह अनुशंसा की जाती है कि रीफ्लो से पहले यदि घटकों को लंबे समय तक परिवेशी परिस्थितियों में उजागर किया गया है तो उन्हें बेक किया जाए ताकि "पॉपकॉर्निंग" से बचा जा सके। भंडारण निर्दिष्ट -40°C से +85°C तापमान सीमा के भीतर एक शुष्क, नियंत्रित वातावरण में होना चाहिए।

अनुप्रयोग सिफारिशें

विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• Retrofit Lamps: Ideal for LED bulbs and tubes designed to replace incandescent, halogen, or fluorescent lamps, leveraging its efficacy and cost structure.
• General Lighting: Suitable for downlights, panel lights, troffers, and other fixtures in residential, office, and commercial spaces.
• Signage and Backlighting: Effective for indoor and outdoor sign illumination due to its good color rendering and reliability.
• Architectural/Decorative Lighting: Can be used in coves, shelves, and accent lighting where consistent color and smooth beam are important.

डिज़ाइन विचार

• Thermal Management: The 21°C/W thermal resistance necessitates an effective PCB thermal design. Use of metal-core PCBs (MCPCBs) or thermally enhanced FR4 with sufficient copper area is recommended to keep the solder point temperature low, thereby maintaining light output, color stability, and long-term reliability.
• Current Driving: While rated up to 120mA, operating at or below 80mA is typical for balancing efficacy, lifetime, and thermal load. Use a constant-current LED driver for stable operation.
• Optics: The 110-degree viewing angle is quite broad. Secondary optics (lenses, reflectors) may be required to achieve specific beam patterns.
• Binning Selection: For multi-LED fixtures, specify tight color and flux bins (e.g., within a single ellipse code) to ensure visual uniformity. Consider voltage binning if LEDs are placed in parallel strings.

तकनीकी तुलना और भिन्नता

पीपीए (पॉलीफ्थैलामाइड) या पीसीटी (पॉलीसाइक्लोहेक्सिलीनडिमेथिलीन टेरेफ्थेलेट) पैकेज में पारंपरिक मिड-पावर एलईडी की तुलना में, इस 3020 ईएमसी श्रृंखला का मुख्य अंतर इसका श्रेष्ठ थर्मल प्रदर्शन है। ईएमसी सामग्री में उच्च तापीय चालकता होती है और यह पीले पड़ने या गिरावट के बिना उच्च जंक्शन तापमान का सामना कर सकती है। यह निम्नलिखित की अनुमति देती है:

• Higher Drive Capability: Ability to be driven at higher currents (up to 0.8W) while maintaining reliability.
• Improved Lumen Maintenance: Better resistance to lumen depreciation (L70, L90) over time due to reduced thermal stress on the phosphor and die.
• Longer Lifespan: The enhanced thermal path slows the rate of internal degradation mechanisms.
• Cost-Effectiveness: Provides a performance level closer to high-power LEDs but at a mid-power price point and with simpler drive requirements.

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी पैरामीटर के आधार पर)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of 80mA and a typical VF of 6.6V, the power consumption is 0.528W (80mA * 6.6V).

Q: How does light output change with temperature?
A: Luminous flux decreases as junction temperature increases. The derating curve (Fig. 6) quantifies this relationship. Proper heatsinking is essential to minimize output loss in warm environments.

Q: Can I drive this LED at 120mA continuously?
A: While 120mA is the absolute maximum rating, continuous operation at this current requires exceptional thermal management to keep the junction temperature below 115°C. For most designs, operating at or below 80-100mA is recommended for optimal lifetime and efficacy.

Q: What is the difference between the "Typ." and "Min." luminous flux values?
A: The "Typical" value represents the average or expected output for that bin. The "Minimum" value is the lowest output guaranteed for LEDs sorted into that specific flux bin code (e.g., E9). Designers should use the minimum value for conservative system lumen calculations.

Q: How do I interpret the color bin code, e.g., '30M5'?
A: The code defines a specific ellipse on the CIE chart. The first two digits often relate to the CCT (e.g., '30' approximates 3000K nominal), while the letter and number define the ellipse size and position relative to the black-body locus. Refer to Table 5 for the exact center coordinates and ellipse parameters.

डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer targets a 600mm x 600mm panel light with a neutral white color (4000K, CRI >80) and an efficacy of 100 lm/W. Using the 3020 LED from the 40M5 color bin with a typical flux of 66 lm at 80mA (0.528W), the single-LED efficacy is approximately 125 lm/W. To achieve 1200lm, approximately 19 LEDs are needed (1200 lm / 66 lm per LED). Allowing for system losses (optics, thermal), 24 LEDs might be used in a 6x4 array.

एलईडी को एक एल्यूमीनियम एमसीपीसीबी पर माउंट किया जाएगा। कुल सिस्टम पावर लगभग 24 * 0.528W = ~12.7W होगी। एक कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर जो 80mA आउटपुट करता है और वोल्टेज रेंज श्रृंखला में 24 एलईडी (24 * ~6.6V = ~158V) को कवर करती है, का चयन किया जाएगा। यह सुनिश्चित करने के लिए थर्मल सिमुलेशन किया जाएगा कि एमसीपीसीबी डिज़ाइन एलईडी सोल्डर पॉइंट तापमान को पर्याप्त रूप से कम रखता है ताकि फिक्स्चर के रेटेड ऑपरेटिंग तापमान पर प्रारंभिक लुमेन आउटपुट का >90% बनाए रखा जा सके। 40M5 रंग बिन और एकल फ्लक्स बिन (जैसे, F1) से सभी एलईडी को निर्दिष्ट करके, पैनल भर में उत्कृष्ट रंग और चमक एकरूपता प्राप्त की जाएगी।

संचालन सिद्धांत परिचय

यह एक फॉस्फर-कन्वर्टेड व्हाइट एलईडी है। मूलभूत संचालन में एक सेमीकंडक्टर चिप शामिल होती है, जो आमतौर पर इंडियम गैलियम नाइट्राइड (InGaN) से बनी होती है, जो फॉरवर्ड बायस्ड होने पर नीली रोशनी उत्सर्जित करती है (इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस)। यह नीली रोशनी चिप पर जमी हुई सीरियम-डोप्ड यट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट (YAG:Ce) फॉस्फर परत द्वारा आंशिक रूप से अवशोषित हो जाती है। फॉस्फर नीले फोटॉन के एक हिस्से को पीली रोशनी के व्यापक स्पेक्ट्रम में डाउन-कन्वर्ट करता है। शेष नीली रोशनी और उत्सर्जित पीली रोशनी के संयोजन से सफेद रोशनी की धारणा होती है। सटीक सहसंबंधित रंग तापमान (CCT) फॉस्फर संरचना और मोटाई को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। ईएमसी पैकेज नाजुक सेमीकंडक्टर डाई और फॉस्फर की रक्षा करने, यांत्रिक संरचना प्रदान करने और सबसे महत्वपूर्ण, जंक्शन से सोल्डर पैड और मुद्रित सर्किट बोर्ड तक गर्मी चालन के लिए एक प्राथमिक मार्ग प्रदान करने का कार्य करता है।

प्रौद्योगिकी रुझान

मिड-पावर एलईडी खंड, विशेष रूप से ईएमसी पैकेजिंग के साथ, विकसित होना जारी है। इस उत्पाद और व्यापक बाजार में देखे जाने वाले प्रमुख रुझानों में शामिल हैं:

• Increased Efficacy: Ongoing improvements in internal quantum efficiency of the blue die and phosphor conversion efficiency drive higher lm/W outputs.
• Enhanced Color Quality: Beyond CRI (Ra), there is a focus on improving metrics like R9 (saturated red) and TM-30 (Rf, Rg) for better color rendition, especially in retail and museum lighting.
• Higher Power Density: Packages like the 3020 are being driven harder (e.g., 0.8W) while maintaining reliability, blurring the line between mid-power and high-power segments.
• Improved Thermal Materials: Development of EMC compounds with even higher thermal conductivity and better resistance to harsh environments (UV, humidity).
• Miniaturization and Integration: The drive for smaller, denser light sources for applications like automotive lighting and ultra-slim fixtures.
• Smart and Tunable Lighting: While this is a static white LED, the industry is moving towards LEDs that can dynamically adjust CCT and intensity, often requiring more complex multi-chip or phosphor designs.

3020 ईएमसी एलईडी दृढ़ता से इन रुझानों के भीतर स्थित है, जो वर्तमान पीढ़ी के सामान्य प्रकाश समाधानों के लिए एक थर्मली रोबस्ट, कुशल और लागत-प्रभावी प्लेटफॉर्म प्रदान करती है।