LED 3030 मिड-पावर एलईडी डेटाशीट - आकार 3.0x3.0mm - वोल्टेज 3.1V - पावर 0.5W - कूल व्हाइट 6000K

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एपॉक्सी मोल्डिंग कंपाउंड (EMC) पैकेज का उपयोग करने वाले 3030 फॉर्म-फैक्टर मिड-पावर एलईडी के विनिर्देशों का विवरण देता है। यह उत्पाद मिड-पावर सेगमेंट के भीतर चमकदार प्रभावकारिता (lm/W) और लागत-प्रभावशीलता (lm/$) के बीच एक इष्टतम संतुलन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए इंजीनियर किया गया है जिनके लिए विश्वसनीय प्रदर्शन और उच्च-गुणवत्ता वाले प्रकाश उत्पादन की आवश्यकता होती है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस एलईडी श्रृंखला के प्राथमिक लाभों में इसका थर्मली एन्हांस्ड EMC पैकेज डिज़ाइन शामिल है, जो हीट डिसिपेशन और दीर्घकालिक विश्वसनीयता में सुधार करता है। यह मिड-पावर और हाई-पावर अनुप्रयोगों के बीच की खाई को पाटता है, जो 0.8W तक संभालने में सक्षम है। 240mA की अधिकतम ड्राइविंग करंट और 70 के न्यूनतम कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI) के साथ, यह अच्छी रंग गुणवत्ता की मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। यह डिवाइस लीड-फ्री रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है। एक प्रमुख लक्षित अनुप्रयोग डेटाइम रनिंग लैंप (DRL) है।

2. तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

जब तक अन्यथा न कहा गया हो, सभी माप मानक परीक्षण स्थितियों के तहत निर्दिष्ट किए गए हैं: फॉरवर्ड करंट (IF) = 150mA, परिवेश तापमान (Ta) = 25°C, और सापेक्ष आर्द्रता (RH) = 60%।

2.1 प्रकाशमितीय और रंग विशेषताएं

कूल व्हाइट वेरिएंट का संबंधित कलर टेम्परेचर (CCT) रेंज 5300K से 6488K तक है, जिसका विशिष्ट मान 6018K है। न्यूनतम CRI (Ra) 70 है, जिसका विशिष्ट मान 71.5 है। ल्यूमिनस फ्लक्स आउटपुट की माप सहनशीलता ±7% है, जबकि CRI माप सहनशीलता ±2 है। CCT, CIE 1931 क्रोमैटिसिटी डायग्राम से प्राप्त किया जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लुमेन मेंटेनेंस टेबल केवल संदर्भ के लिए है।

2.2 विद्युत और तापीय पैरामीटर

फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) आमतौर पर 150mA पर 3.1V मापता है, जिसकी रेंज 2.8V (न्यूनतम) से 3.4V (अधिकतम) तक है। रिवर्स वोल्टेज (VR) 5V पर रिवर्स करंट (IR) अधिकतम 10 µA है। व्यूइंग एंगल (2θ½), जिसे ऑफ-एक्सिस कोण के रूप में परिभाषित किया गया है जहां चमकदार तीव्रता शिखर तीव्रता की आधी होती है, आमतौर पर 120° होती है। जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक थर्मल रेजिस्टेंस (Rth j-sp) आमतौर पर 11 °C/W होता है। डिवाइस में 2000V की इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सहन क्षमता है।

2.3 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

इन सीमाओं से परे डिवाइस को संचालित करने से स्थायी क्षति हो सकती है। पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स हैं: निरंतर फॉरवर्ड करंट (IF): 240 mA; पल्स फॉरवर्ड करंट (IFP): 300 mA (पल्स चौड़ाई ≤ 100µs, ड्यूटी साइकिल ≤ 1/10); पावर डिसिपेशन (PD): 816 mW; रिवर्स वोल्टेज (VR): 5 V; ऑपरेटिंग तापमान (Topr): -40°C से +105°C; भंडारण तापमान (Tstg): -40°C से +105°C; जंक्शन तापमान (Tj): 125 °C; सोल्डरिंग तापमान (Tsld): 10 सेकंड के लिए 230°C या 260°C। यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए कि पावर डिसिपेशन पूर्ण अधिकतम रेटिंग से अधिक न हो।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

3.1 स्पेक्ट्रल और कोणीय वितरण

सापेक्ष स्पेक्ट्रल पावर वितरण (चित्र 1) कूल व्हाइट एलईडी की रंग विशेषताओं को परिभाषित करता है। व्यूइंग एंगल वितरण (चित्र 2) विशिष्ट 120° बीम पैटर्न दिखाता है, जो इस पैकेज प्रकार के लिए सामान्य लैम्बर्टियन या नियर-लैम्बर्टियन उत्सर्जन प्रोफाइल की पुष्टि करता है।

3.2 फॉरवर्ड करंट विशेषताएं

फॉरवर्ड करंट और सापेक्ष चमकदार फ्लक्स के बीच संबंध (चित्र 3) दर्शाता है कि प्रकाश उत्पादन करंट के साथ बढ़ता है लेकिन अंततः उच्च धाराओं पर तापीय प्रभावों के कारण संतृप्त हो जाएगा और खराब हो जाएगा। फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट वक्र (चित्र 4) डायोड की विशेषता घातीय व्यवहार को प्रदर्शित करता है, जिसमें VF, IF के साथ लघुगणकीय रूप से बढ़ता है।

3.3 तापमान निर्भरता

परिवेश तापमान के साथ CIE क्रोमैटिसिटी निर्देशांक (x, y) में बदलाव (चित्र 5) रंग-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, जो दर्शाता है कि व्हाइट पॉइंट कैसे ड्रिफ्ट हो सकता है। सापेक्ष चमकदार फ्लक्स परिवेश तापमान बढ़ने के साथ घटता है (चित्र 6), जो थर्मल प्रबंधन डिजाइन के लिए एक प्रमुख विचार है। इसी तरह, फॉरवर्ड वोल्टेज आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ घटता है (चित्र 7)।

3.4 डीरेटिंग और अधिकतम धारा

चित्र 8 दो अलग-अलग जंक्शन-से-परिवेश थर्मल प्रतिरोध (Rth j-a) मानों: 30°C/W और 35°C/W के लिए परिवेश तापमान के एक फ़ंक्शन के रूप में अधिकतम स्वीकार्य फॉरवर्ड करंट को दर्शाता है। यह ग्राफ़ किसी दिए गए तापीय वातावरण में सुरक्षित संचालन धारा निर्धारित करने के लिए आवश्यक है। उदाहरण के लिए, 85°C के परिवेश तापमान पर Rth j-a=35°C/W के साथ, अधिकतम धारा 240mA के पूर्ण अधिकतम से काफी कम हो जाती है।

4. कलर बिन संरचना

एलईडी को अनुप्रयोग के भीतर रंग स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए उनके क्रोमैटिसिटी निर्देशांक के आधार पर बिन में वर्गीकृत किया जाता है। चित्र 9 परिभाषित बिन संरचना के साथ CIE 1931 क्रोमैटिसिटी डायग्राम दिखाता है। तालिका 5 बिन कोड का विस्तृत विवरण प्रदान करती है। रंग निर्देशांक के लिए माप अनिश्चितता ± 0.007 है। सभी बिनिंग मानक स्थितियों (IF=150mA, Ta=25°C) के तहत की जाती है।

5. अनुप्रयोग दिशानिर्देश और डिजाइन विचार

5.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह एलईडी अपनी दक्षता, लागत और गुणवत्ता के संतुलन के कारण विभिन्न प्रकार के सामान्य प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। डेटाशीट विशेष रूप से डेटाइम रनिंग लैंप (DRL) का उल्लेख करती है। अन्य संभावित अनुप्रयोगों में इनडोर लाइटिंग (बल्ब, ट्यूब, पैनल), आर्किटेक्चरल लाइटिंग, साइनेज और डिस्प्ले के लिए बैकलाइटिंग शामिल हैं जहां कूल व्हाइट कलर टेम्परेचर वांछित है।

5.2 थर्मल प्रबंधन

रेटेड प्रदर्शन और दीर्घायु प्राप्त करने के लिए प्रभावी थर्मल प्रबंधन सर्वोपरि है। जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक 11 °C/W का विशिष्ट थर्मल रेजिस्टेंस का मतलब है कि पीसीबी डिजाइन को परिवेश के लिए कम तापीय प्रतिबाधा पथ प्रदान करना चाहिए। उच्च-धारा या उच्च-परिवेश-तापमान संचालन के लिए उपयुक्त थर्मल वाया, कॉपर क्षेत्र और संभवतः मेटल-कोर पीसीबी (MCPCB) का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है। उचित ड्राइव करंट का चयन करने के लिए हमेशा डीरेटिंग वक्र (चित्र 8) देखें।

5.3 विद्युत ड्राइव विचार

स्थिर प्रकाश उत्पादन सुनिश्चित करने और थर्मल रनवे को रोकने के लिए एक स्थिर वोल्टेज स्रोत पर एक स्थिर धारा ड्राइवर की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है। ड्राइवर का चयन निर्दिष्ट करंट रेंज (240mA निरंतर तक) के भीतर संचालित होने के लिए किया जाना चाहिए। फॉरवर्ड वोल्टेज भिन्नता (2.8V से 3.4V) को ड्राइवर के कंप्लायंस वोल्टेज में ध्यान में रखा जाना चाहिए। पल्स ऑपरेशन (IFP) के लिए, पल्स चौड़ाई (≤100µs) और ड्यूटी साइकिल (≤1/10) सीमाओं का सख्त पालन आवश्यक है।

5.4 सोल्डरिंग और हैंडलिंग

डिवाइस लीड-फ्री रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल के साथ संगत है। अधिकतम सोल्डरिंग तापमान 10 सेकंड के लिए 230°C या 260°C है। नमी संवेदनशीलता और रीफ्लो प्रोफाइल के लिए मानक IPC/JEDEC J-STD-020 दिशानिर्देशों का पालन किया जाना चाहिए। हैंडलिंग और असेंबली के दौरान मानक ESD सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए, क्योंकि डिवाइस 2000V HBM के लिए रेटेड है।

6. तुलना और विभेदन

प्लास्टिक पैकेज में पारंपरिक मिड-पावर एलईडी की तुलना में, EMC पैकेज बेहतर थर्मल प्रदर्शन और यूवी एक्सपोजर से पीलेपन के प्रतिरोध की पेशकश करता है, जिससे बेहतर लुमेन मेंटेनेंस और लंबा जीवनकाल मिलता है। 3030 फुटप्रिंट छोटे पैकेज (जैसे, 2835) की तुलना में एक बड़ा थर्मल पैड प्रदान करता है, जो मध्यम फॉर्म फैक्टर बनाए रखते हुए उच्च शक्ति अपव्यय (0.8W तक) की अनुमति देता है। निर्दिष्ट 70+ का CRI कई मानक मिड-पावर एलईडी की तुलना में बेहतर रंग गुणवत्ता प्रदान करता है, जिससे यह उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाता है जहां रंग प्रतिपादन एक विचार है।

7. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

Q: What is the main advantage of the EMC package?
A: The EMC package provides enhanced thermal conductivity compared to standard PPA plastic, leading to lower junction temperature, higher maximum drive current capability, and improved long-term reliability and lumen maintenance.

Q: How do I interpret the derating curve (Fig. 8)?
A: The curve shows the maximum continuous current you can safely apply at a given ambient temperature for a specific thermal resistance (Rth j-a) of your system. You must know your system's effective Rth j-a to use the correct curve. Exceeding these limits risks overheating and premature failure.

Q: Can I drive this LED at 240mA continuously?
A: You can only drive it at 240mA if the junction temperature is kept at or below 125°C. In most practical applications, especially at higher ambient temperatures, the current will need to be derated according to Fig. 8 to stay within the Tj limit.

Q: What is the purpose of the color binning?
A: Manufacturing variations cause slight differences in chromaticity between individual LEDs. Binning groups LEDs with very similar color coordinates together. Using LEDs from the same or adjacent bins in a fixture ensures uniform white color appearance without visible color differences (color mismatch).

8. संचालन सिद्धांत और रुझान

8.1 मूल संचालन सिद्धांत

यह एक सेमीकंडक्टर डायोड पर आधारित एक ठोस-अवस्था प्रकाश स्रोत है। जब डायोड की थ्रेशोल्ड से अधिक एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सेमीकंडक्टर चिप (आमतौर पर ब्लू/व्हाइट एलईडी के लिए InGaN पर आधारित) के सक्रिय क्षेत्र के भीतर पुनर्संयोजन करते हैं, और फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। कूल व्हाइट लाइट एक ब्लू एलईडी चिप और एक फॉस्फर कोटिंग के संयोजन से उत्पन्न होती है। चिप से निकली नीली रोशनी पीले (और कभी-कभी लाल/हरे) फॉस्फर को उत्तेजित करती है, और नीली और पीली रोशनी का मिश्रण सफेद के रूप में माना जाता है।

8.2 उद्योग रुझान

मिड-पावर एलईडी सेगमेंट, विशेष रूप से 3030 और 2835 जैसे पैकेज में, अपने उत्कृष्ट लागत-से-प्रदर्शन अनुपात के कारण सामान्य प्रकाश व्यवस्था में एक प्रमुख शक्ति बना हुआ है। रुझानों में चिप और फॉस्फर प्रौद्योगिकी में प्रगति के माध्यम से चमकदार प्रभावकारिता (lm/W) में निरंतर सुधार, उच्च CRI और बेहतर रंग स्थिरता (टाइटर बिनिंग) के लिए धक्का, और समान फुटप्रिंट से उच्च ड्राइव धाराओं और शक्ति घनत्व को सक्षम करने के लिए और भी कम थर्मल प्रतिरोध वाले पैकेज का विकास शामिल है। मांग वाले अनुप्रयोगों में बढ़ी हुई विश्वसनीयता के लिए मानक प्लास्टिक से EMC और अन्य उच्च-प्रदर्शन पैकेज सामग्रियों की ओर बढ़ना एक स्पष्ट प्रवृत्ति है।