3020 मध्यम शक्ति एलईडी विशिष्टता पत्रक - 3.0x2.0mm - विशिष्ट 19V - 0.6W - कूल व्हाइट/न्यूट्रल व्हाइट/वार्म व्हाइट - सरलीकृत चीनी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

3020 श्रृंखला थर्मल-एन्हांस्ड एपॉक्सी मोल्डिंग कंपाउंड (EMC) पैकेजिंग का उपयोग करने वाले मध्यम-शक्ति एलईडी उत्पादों का एक परिवार है। यह डिज़ाइन दक्षता (लुमेन प्रति वाट) और लागत-प्रभावशीलता (लुमेन प्रति डॉलर) के बीच इष्टतम संतुलन प्राप्त करने के लिए है, जो इसे व्यापक सामान्य प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए एक अत्यंत आकर्षक विकल्प बनाता है। यह श्रृंखला अपने कॉम्पैक्ट 3.0 मिमी x 2.0 मिमी पैकेज आकार की विशेषता है, जिसकी विशिष्ट बिजली खपत रेटिंग 0.6 वाट है और विशिष्ट परिस्थितियों में अधिकतम अनुमेय बिजली खपत 0.8 वाट तक पहुंच सकती है।

1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार

इस एलईडी श्रृंखला का मुख्य लाभ इसके ईएमसी पैकेजिंग और डिज़ाइन ऑप्टिमाइज़ेशन से प्राप्त होता है। पारंपरिक प्लास्टिक की तुलना में, ईएमसी सामग्री में बेहतर ताप प्रतिरोध और दीर्घकालिक विश्वसनीयता होती है, जो इसे उच्च कार्य तापमान पर स्थिर प्रदर्शन बनाए रखने में सक्षम बनाती है। प्रमुख विशेषताओं में 40 मिलीएम्पियर की अधिकतम फॉरवर्ड करंट, उच्च रंग गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए न्यूनतम कलर रेंडरिंग इंडेक्स (सीआरआई) 80, और लीड-फ्री रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के साथ संगतता शामिल है। ये विशेषताएं इस श्रृंखला को रीट्रोफिट लाइटिंग, सामान्य इनडोर/आउटडोर प्रकाश व्यवस्था, साइनेज बैकलाइटिंग, और वास्तुशिल्प या सजावटी प्रकाश जुड़नार जैसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती हैं, जहां दक्षता, विश्वसनीयता और रंग गुणवत्ता सभी उच्च मांग में हैं।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

यह खंड स्पेसिफिकेशन शीट में परिभाषित प्रमुख प्रदर्शन मापदंडों की विस्तृत और वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करता है। सही सर्किट डिज़ाइन और थर्मल प्रबंधन के लिए इन मूल्यों को समझना महत्वपूर्ण है।

2.1 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रदर्शन को मानक परीक्षण स्थितियों के तहत मापा जाता है: फॉरवर्ड करंट I_F= 30 mA, परिवेश तापमान T_a= 25°C, सापेक्ष आर्द्रता 60%. ल्यूमेन आउटपुट दो महत्वपूर्ण तापमानों पर डेटा प्रदान करता है: परिवेश तापमान (T_a=25°C) और सोल्डर जॉइंट तापमान (T_s=85°C). बाद वाला वह संकेतक है जो LED के वास्तविक अनुप्रयोग प्रदर्शन को बेहतर ढंग से दर्शाता है जब इसे वास्तव में सर्किट बोर्ड पर स्थापित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट कूल व्हाइट बिन (65R6) T_a=25°C पर 72 ल्यूमेन आउटपुट करता है, लेकिन T_s=85°C पर 62 ल्यूमेन आउटपुट करता है, जो थर्मल डिज़ाइन के महत्व को उजागर करता है। डेटाशीट में ल्यूमेन माप के लिए ±7% और कलर रेंडरिंग इंडेक्स (Ra) माप के लिए ±2 की सहनशीलता निर्दिष्ट है।

2.2 विद्युत एवं ऊष्मीय मापदंड

फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) की 30 mA पर विशिष्ट मान 19 वोल्ट है, जिसकी निर्दिष्ट सहनशीलता ±0.3 वोल्ट है। व्यूइंग एंगल (2Θ1/2) 120 डिग्री का विस्तृत कोण है, जिसे अक्ष से उस कोण के रूप में परिभाषित किया गया है जहां प्रकाश तीव्रता शिखर मान की आधी रह जाती है। एक महत्वपूर्ण ऊष्मीय पैरामीटर जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक का थर्मल रेजिस्टेंस (R_{th j-sp}), typical value is specified as 22 °C/W. This value quantifies the efficiency of heat conduction from the semiconductor junction to the solder point; a lower value indicates better heat dissipation. The electrostatic discharge (ESD) withstand rating is 1000 volts (Human Body Model), which is a standard level for medium-power LEDs.

2.3 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

These ratings define the stress limits that could cause permanent damage. These limits must not be exceeded under any operating conditions. Key limitations include: continuous forward current (I_F) 40 mA, पल्स फॉरवर्ड करंट (I_FP) 60 mA (पल्स चौड़ाई ≤100 μs, ड्यूटी साइकिल ≤1/10 के लिए लागू), अधिकतम पावर डिसिपेशन (P_D) 840 mW, और अधिकतम जंक्शन तापमान (T_j) 125°C. कार्य और भंडारण तापमान सीमा -40°C से +105°C है। सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल 230°C या 260°C के शिखर तापमान की अनुमति देती है, अधिकतम 10 सेकंड तक।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

उत्पादन में रंग और चमक एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को बिन में वर्गीकृत किया जाता है। यह श्रृंखला ENERGY STAR दिशानिर्देशों पर आधारित एक व्यापक बिनिंग प्रणाली का उपयोग करती है, जो 2600K से 7000K के कोरल तापमान (CCT) रेंज पर लागू होती है।

3.1 संबंधित रंग तापमान और क्रोमैटिसिटी ग्रेडिंग

उत्पाद चयन तालिका गर्म सफेद (2725K, 3045K) से ठंडे सफेद (6530K) तक छह प्रमुख CCT समूहों को सूचीबद्ध करती है। प्रत्येक CCT समूह का एक संबंधित क्रोमैटिसिटी बिनिंग कोड (उदाहरण के लिए, 27R5, 65R6) होता है। तालिका 5 और चित्र 9 CIE 1931 क्रोमैटिसिटी आरेख पर क्रोमैटिसिटी बिनिंग संरचना को विस्तार से दर्शाते हैं। प्रत्येक बिन को एक दीर्घवृत्ताकार क्षेत्र द्वारा परिभाषित किया गया है जिसमें 25°C और 85°C पर विशिष्ट केंद्र निर्देशांक (x, y), साथ ही प्रमुख/लघु अक्ष त्रिज्या (a, b) और एक कोण (Φ) होता है। रंग निर्देशांक की मापन अनिश्चितता ±0.007 है।

3.2 लुमेन आउटपुट ग्रेडिंग

प्रत्येक क्रोमैटिसिटी बिन के भीतर, एलईडी को 30 एमए पर उनके ल्यूमिनस फ्लक्स आउटपुट के आधार पर आगे वर्गीकृत किया जाता है। तालिका 6 ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेड को परिभाषित करती है। उदाहरण के लिए, 65R6 क्रोमैटिसिटी बिन के भीतर, एलईडी ल्यूमिनस फ्लक्स कोड F1 (न्यूनतम 66-70 लुमेन), F2 (न्यूनतम 70-74 लुमेन) और F3 (न्यूनतम 74-78 लुमेन) प्रदान करती है, ये सभी डेटा T_a=25°C पर मापा गया। यह द्वि-आयामी बिनिंग (रंग + ल्यूमिनस फ्लक्स) डिजाइनरों को एलईडी का चयन करने की अनुमति देता है जो विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए रंग बिंदु और चमक की सटीक आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

स्पेसिफिकेशन शीट में कई चार्ट शामिल हैं जो विभिन्न परिस्थितियों में LED के व्यवहार को दर्शाते हैं, जो पूर्वानुमान मॉडलिंग और मजबूत डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।

4.1 IV Characteristics and Relative Luminous Flux

Figure 4 shows the forward voltage (V_F) और फॉरवर्ड करंट (I_F) के बीच संबंध। कार्यशील सीमा के भीतर, वक्र अपेक्षाकृत रैखिक है, V_Fकरंट बढ़ने के साथ बढ़ता है। चित्र 3, I के साथ सापेक्ष चमकदार प्रवाह को दर्शाता है।_Fमें परिवर्तन के वक्र को दर्शाता है। करंट बढ़ने के साथ चमकदार प्रवाह उप-रैखिक रूप से बढ़ता है; LED को सुझाए गए 30 mA से अधिक ड्राइव करने पर, प्रकाश उत्पादन में लाभ घटता जाता है, साथ ही काफी अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है, जो दक्षता और आयु को कम कर सकती है।

4.2 Temperature Dependence

चित्र 6 और चित्र 7 थर्मल विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण हैं। चित्र 6 दर्शाता है कि सोल्डर जॉइंट तापमान (T_s) के बढ़ने के साथ सापेक्ष प्रकाश प्रवाह रैखिक रूप से घटता है। 125°C पर, आउटपुट लगभग उसके 25°C मान का 20% है। चित्र 7 दर्शाता है कि V_Fभी तापमान बढ़ने के साथ घटता है, जो अर्धचालक डायोड की एक विशिष्ट विशेषता है। चित्र 5 तापमान के साथ क्रोमैटिसिटी निर्देशांक (CIE x, y) में परिवर्तन को दर्शाता है, जो रंग-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

3.3 स्पेक्ट्रम वितरण और देखने का कोण

चित्र 1 एक विशिष्ट स्पेक्ट्रल पावर डिस्ट्रीब्यूशन वक्र प्रदान करता है, जो विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर सापेक्ष तीव्रता दर्शाता है। इस वक्र का आकार CCT और CRI निर्धारित करता है। चित्र 2 स्थानिक विकिरण पैटर्न (देखने के कोण का वितरण) को दर्शाता है, जो निर्दिष्ट 120-डिग्री देखने के कोण के साथ एक लैम्बर्टियन-जैसी उत्सर्जन प्रोफ़ाइल की पुष्टि करता है।

4.4 परिवेशी तापमान डेरेटिंग

चित्र 8 परिवेश तापमान (T_a) और प्रणाली थर्मल प्रतिरोध (R_j-a) के आधार पर अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड करंट डेरेटिंग वक्र है। उदाहरण के लिए, प्रणाली R_j-a45°C/W की स्थिति में, जंक्शन तापमान को उसकी 125°C की सीमा से अधिक होने से रोकने के लिए, अधिकतम धारा को T_a=89°C पर 40 mA से घटाकर T_a=105°C पर लगभग 22 mA करना होगा। उच्च तापमान वाले वातावरण में सुरक्षित संचालन धारा निर्धारित करने के लिए यह ग्राफ महत्वपूर्ण है।

5. अनुप्रयोग मार्गदर्शिका एवं डिज़ाइन विचार

5.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

इसकी प्रकाश दक्षता, लागत और विश्वसनीयता के संतुलन के कारण, यह LED श्रृंखला निम्नलिखित अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है:
- रीट्रोफिट लाइटिंग:सीधे बल्ब, ट्यूब लाइट और डाउनलाइट में इनकैंडिसेंट, हलोजन या सीएफएल लैंप बदलें।
- सामान्य प्रकाश व्यवस्था:आवासीय, वाणिज्यिक और औद्योगिक प्रकाश साधनों में प्राथमिक प्रकाश स्रोत।
- साइनेज बैकलाइटिंग:इनडोर और आउटडोर साइनेज के लिए समान प्रकाश व्यवस्था प्रदान करता है।
- आर्किटेक्चरल लाइटिंग:फ़ैसाड लाइटिंग, कोव लाइटिंग और अन्य सजावटी अनुप्रयोग जहां रंग गुणवत्ता की आवश्यकता होती है।

5.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार

थर्मल प्रबंधन:यह प्रदर्शन और दीर्घायु को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। 22°C/W का कम R_{th j-sp}यह मान केवल तभी मान्य है जब PCB और हीटसिंक पर्यावरण तक कम थर्मल प्रतिरोध पथ प्रदान करते हैं। धातु-आधारित सर्किट बोर्ड (MCPCB) या पर्याप्त थर्मल वाया वाले सर्किट बोर्ड के उपयोग की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है। ड्राइव करंट निर्धारित करने के लिए डिरेटिंग कर्व (चित्र 8) का संदर्भ अवश्य लें।
करंट ड्राइव:स्थिर प्रकाश उत्पादन और रंग के लिए कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर का उपयोग अनिवार्य है। अनुशंसित ऑपरेटिंग करंट 30 एमए है, लेकिन उत्कृष्ट थर्मल स्थितियों में इसे 40 एमए तक ड्राइव किया जा सकता है। 40 एमए से अधिक करंट पर तत्काल क्षति का जोखिम होता है।
ऑप्टिकल डिज़ाइन:120 डिग्री का व्यूइंग एंगल कई सामान्य प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। अधिक केंद्रित बीम के लिए, सेकेंडरी ऑप्टिक्स (लेंस) की आवश्यकता होती है।
ESD सुरक्षा:हालांकि रेटिंग 1000 वोल्ट HBM है, फिर भी असेंबली और संचालन के दौरान मानक ESD हैंडलिंग सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।

6. तुलनात्मक विश्लेषण और तकनीकी विभेदीकरण

मध्यम-शक्ति एलईडी बाजार खंड में, इस 3020 ईएमसी श्रृंखला का प्रमुख विभेदी लाभ है:
1. उच्च तापमान क्षमता:मानक PPA या PCT प्लास्टिक की तुलना में, जो पीले पड़ सकते हैं और खराब हो सकते हैं, EMC एनकैप्सुलेशन उच्च सोल्डर पॉइंट तापमान पर निरंतर संचालन की अनुमति देता है (T_s=85°C डेटा प्रदान करता है)।
2. शक्ति घनत्व:3.0x2.0 मिलीमीटर के पैकेज में 0.8 वॉट तक की पावर संभव है, जो कई पारंपरिक 3528 या 2835 मिड-पावर एलईडी की तुलना में उच्च पावर डेंसिटी प्रदान करता है, और दिए गए लुमेन आउटपुट तक पहुंचने के लिए आवश्यक एलईडी की संख्या को कम कर सकता है।
3. वोल्टेज विशेषताएँ:30 मिलीएम्पियर पर 19 वोल्ट का विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज उल्लेखनीय है। अधिक सामान्य 3 वोल्ट या 6 वोल्ट के मिड-पावर एलईडी की तुलना में, डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि एलईडी ड्राइवर कॉन्फ़िगरेशन इस उच्च वोल्टेज रेंज के लिए उपयुक्त है।
4. कॉम्प्रिहेंसिव बिनिंग:ENERGY STAR बिनिंग मानकों का पालन करना और रंग तथा लुमेन आउटपुट बिनिंग प्रदान करना, उच्च गुणवत्ता वाले प्रकाश उत्पादों को पूर्वानुमेयता और स्थिरता प्रदान करता है।

7. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: T_s=85°C पर ल्यूमेन आउटपुट T_a=25°C की तुलना में कम क्यों है?
उत्तर: T_aLED के आसपास की वायु का तापमान है। T_sसोल्डर पॉइंट का तापमान है, जो वास्तविक जंक्शन तापमान के अधिक निकट है। तापमान बढ़ने पर सेमीकंडक्टर की दक्षता कम हो जाती है, जिससे प्रकाश उत्पादन कम हो जाता है। T_s=85°C का डेटा डिज़ाइन में अधिक यथार्थवादी प्रदर्शन मापदंड है।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को लगातार 40 mA पर चला सकता हूँ?
उत्तर: पूर्ण अधिकतम रेटिंग 40mA है, लेकिन यह एक स्ट्रेस लिमिट है। अनुशंसित ऑपरेटिंग कंडीशन 30mA है। केवल उत्कृष्ट थर्मल मैनेजमेंट (सिस्टम R_j-aबहुत कम) और कम परिवेश तापमान की स्थिति में ही 40mA पर काम करना संभव है, जिसके लिए चित्र 8 की डेरेटिंग कर्व के अनुसार जांच करनी होगी। ऐसा करने से ल्यूमिनस एफिशिएंसी कम होगी और दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्रभावित हो सकती है।

प्रश्न: बिनिंग कोड, जैसे '65R6', की व्याख्या कैसे करें?
उत्तर: यह कोड क्रोमैटिसिटी बिनिंग को परिभाषित करता है। पहले दो अंक (65) CCT (6500K रेंज) से संबंधित हैं। अक्षर (R) और उसके बाद का अंक (6) यह परिभाषित करता है कि LED का कलर कोऑर्डिनेट CIE डायग्राम पर एक विशिष्ट दीर्घवृत्ताकार क्षेत्र में पड़ता है, जो सख्त रंग एकरूपता सुनिश्चित करता है।

प्रश्न: 22 °C/वाट के थर्मल रेजिस्टेंस का क्या महत्व है?
उत्तर: यह मान (R_{th j-sp}) इंगित करता है कि LED जंक्शन में अपव्ययित प्रति वाट पावर के लिए, जंक्शन और सोल्डर पॉइंट के बीच का तापमान अंतर 22°C बढ़ जाएगा। मान जितना कम हो, उतना बेहतर। सिस्टम का कुल थर्मल रेजिस्टेंस (जंक्शन से पर्यावरण, R_j-aइसमें यह मान पीसीबी, थर्मल इंटरफ़ेस और हीट सिंक के थर्मल प्रतिरोध को जोड़कर शामिल है।

8. डिज़ाइन एवं उपयोग केस स्टडी

परिदृश्य: 1200 लुमेन का एक एलईडी ट्यूब डिज़ाइन करना।
लक्ष्य:फ्लोरोसेंट T8 लाइट ट्यूब को LED लाइट ट्यूब से बदलें।
डिज़ाइन प्रक्रिया:
1. लुमेन लक्ष्य:1200 लुमेन।
2. LED चयन:65R6-F2 बिन चुनें (टाइपिकल वैल्यू: 30 mA, T_a=25°C पर 72 ल्यूमेन)। थर्मल डेरेटिंग (ऑपरेटिंग तापमान पर लगभग 15% हानि अनुमानित) को ध्यान में रखते हुए, प्रत्येक LED को 61 ल्यूमेन माना गया है।
3. मात्रा गणना:1200 ल्यूमेन / प्रत्येक LED 61 ल्यूमेन ≈ 20 LEDs।
4. विद्युत डिजाइन:20 एलईडी को श्रृंखला में जोड़ने के लिए 20 * 19 वोल्ट = 380 वोल्ट का ड्राइव वोल्टेज चाहिए, जो बहुत अधिक है। एक अधिक व्यावहारिक तरीका है दो श्रृंखलाओं का उपयोग करना, प्रत्येक में 10 एलईडी श्रृंखला में (प्रत्येक श्रृंखला 190 वोल्ट), जो समानांतर में जुड़ी हों और एक स्थिर धारा ड्राइवर द्वारा संचालित हों जो कुल 60 मिलीएम्पियर (प्रत्येक श्रृंखला के लिए 30 मिलीएम्पियर) पर सेट हो।
5. थर्मल डिजाइन:कुल शक्ति: 20 एलईडी * 19 वोल्ट * 0.03 एम्पीयर = 11.4 वाट। एल्यूमीनियम क्लैड बोर्ड को हीट सिंक के रूप में उपयोग करते हुए, डिज़ाइनरों को बंद ट्यूब वातावरण में सिस्टम R की गणना करनी चाहिए_j-aक्या यह जंक्शन तापमान को 125°C से नीचे रखने और डेरेटिंग कर्व को मार्गदर्शक के रूप में उपयोग करने के लिए पर्याप्त रूप से कम है।
यह मामला विद्युत विन्यास, थर्मल प्रबंधन और ल्यूमिनस लक्ष्यों के बीच परस्पर क्रिया को उजागर करता है।

9. तकनीकी सिद्धांत और रुझान

9.1 कार्य सिद्धांत

यह LED अर्धचालक में विद्युत-उत्सर्जन के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब p-n जंक्शन पर अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल पुनर्संयोजित होते हैं और ऊर्जा फोटॉन के रूप में मुक्त करते हैं। पैकेजिंग में प्रयुक्त विशिष्ट सामग्री (फॉस्फर) चिप से उत्सर्जित मूल नीले प्रकाश के एक भाग को लंबी तरंग दैर्ध्य के प्रकाश में परिवर्तित कर देती है, जिससे विशिष्ट CCT और CRI वाला वांछित श्वेत प्रकाश उत्पन्न होता है। EMC पैकेजिंग का कार्य चिप और बॉन्डिंग तारों की सुरक्षा करना, प्राथमिक लेंस प्रदान करना और सबसे महत्वपूर्ण, ऊष्मा अपव्यय के लिए तापीय पथ प्रदान करना है।

9.2 उद्योग प्रवृत्तियाँ

मध्यम-शक्ति एलईडी बाजार उच्च प्रकाश दक्षता (लुमेन/वाट), कम लागत पर विश्वसनीयता बढ़ाने की दिशा में निरंतर विकसित हो रहा है। जैसा कि इस श्रृंखला में देखा गया है, ईएमसी पैकेजिंग का उपयोग एक महत्वपूर्ण रुझान है, जो गर्मी और नमी के प्रति उत्कृष्ट सहनशीलता के कारण पारंपरिक प्लास्टिक की जगह ले रहा है, जिससे लंबा जीवनकाल और उच्च ड्राइव करंट प्राप्त होता है। इसके अलावा, उद्योग उच्च-गुणवत्ता प्रकाश व्यवस्था की मांग को पूरा करने के लिए रंग और लुमेन फ्लक्स के अधिक सख्त बिनिंग को लगातार बढ़ावा दे रहा है। इन घटकों को मॉड्यूल और लाइट इंजन में एकीकृत करना भी एक बढ़ता हुआ रुझान है, जिससे प्रकाश निर्माताओं का डिजाइन सरल हो जाता है। इस विशिष्टता पुस्तिका में प्रदान किए गए डेटा वास्तविक तापीय परिस्थितियों में प्रदर्शन को चरित्रित और निर्धारित करने के लिए वर्तमान उद्योग मानकों को दर्शाते हैं।