सामग्री सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य लाभ
- 1.2 लक्षित बाजार एवं अनुप्रयोग
- 2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
- 2.1 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ
- 2.2 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण
- 3.1 उत्पाद संख्या डिकोडिंग
- 3.2 कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI) ग्रेडिंग
- 3.3 चमकदार प्रवाह श्रेणीकरण
- 3.4 Forward Voltage Binning
- 3.5 Chromaticity Binning (MacAdam Ellipse)
- 4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण
- 4.1 फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम जंक्शन तापमान (चित्र 1)
- 4.2 सापेक्ष ल्यूमिनस तीव्रता बनाम फॉरवर्ड करंट (चित्र 2)
- 4.3 सापेक्ष प्रकाश प्रवाह बनाम जंक्शन तापमान (चित्र 3)
- 4.4 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (IV कर्व) (चित्र 4)
- 4.5 अधिकतम ड्राइव करंट बनाम सोल्डर जॉइंट तापमान (चित्र 5)
- 4.6 रेडिएशन पैटर्न (चित्र 6)
- 4.7 स्पेक्ट्रम वितरण
- 5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
- 5.1 रीफ्लो सोल्डरिंग पैरामीटर्स
- 5.2 हैंड सोल्डरिंग
- 5.3 भंडारण की शर्तें
- 6. अनुप्रयोग डिज़ाइन विचार
- 6.1 ड्राइव चयन
- 6.2 थर्मल प्रबंधन
- 6.3 ऑप्टिकल डिज़ाइन
- 7. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
- 8. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
- 9. डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी
- 10. तकनीकी सिद्धांत परिचय
- 11. Industry Trends
1. उत्पाद अवलोकन
XI3030P PLCC-2 (प्लास्टिक लीड चिप कैरियर) पैकेज में उपलब्ध एक सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) मिड-पावर LED है। इसे टॉप-व्यू व्हाइट LED के रूप में डिज़ाइन किया गया है, जो उच्च प्रकाश दक्षता, उत्कृष्ट रंग प्रतिपादन और कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर को एक साथ जोड़ता है। इसका प्राथमिक डिज़ाइन लक्ष्य व्यापक प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों के लिए उच्च ऊर्जा दक्षता और विश्वसनीय प्रदर्शन प्रदान करना है।
1.1 मुख्य लाभ
इस एलईडी पैकेजिंग के मुख्य लाभों में शामिल हैं:
- उच्च प्रकाश दक्षता:65mA और 5000K कलर तापमान पर, विशिष्ट प्रकाश दक्षता 225 lm/W तक पहुँच सकती है, जो ऊर्जा खपत को कम करने में सहायक है।
- उच्च कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI):न्यूनतम 80 (Ra) रंग प्रतिपादन सूचकांक प्रदान करता है, 90 तक के मॉडल वैकल्पिक रूप से उपलब्ध हैं, जो सटीक और आनंददायक रंग पुनरुत्पादन सुनिश्चित करते हैं।
- चौड़ा देखने का कोण:120 डिग्री का विशिष्ट देखने का कोण (2θ1/2), एक समान और विस्तृत प्रकाश व्यवस्था प्रदान करता है।
- कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर:3.0mm x 3.0mm का छोटा फुटप्रिंट, लचीली और घनी PCB लेआउट डिजाइन की अनुमति देता है।
- पर्यावरण अनुपालन:产品无铅,符合RoHS、欧盟REACH及无卤标准(Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm)。
1.2 लक्षित बाजार एवं अनुप्रयोग
यह LED उन विभिन्न प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श समाधान है जिन्हें प्रदर्शन, दक्षता और लागत के बीच संतुलन बनाने की आवश्यकता होती है। मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रों में शामिल हैं:
- सामान्य प्रकाश व्यवस्था:आवासीय, वाणिज्यिक और औद्योगिक वातावरण के लिए उपयुक्त प्रकाश जुड़नार।
- सजावटी और मनोरंजन प्रकाश व्यवस्था:इसकी उत्कृष्ट रंग गुणवत्ता के कारण, इसे अक्सर एक्सेंट लाइटिंग, आर्किटेक्चरल लाइटिंग और स्टेज लाइटिंग के लिए उपयोग किया जाता है।
- संकेतक और बैकलाइट:बैकलाइट, पहचान चिह्न और स्थिति संकेतकों के लिए उपयुक्त।
- स्विच संकेतक:इसे प्रकाश युक्त स्विच और नियंत्रण पैनल में एकीकृत किया जा सकता है।
2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
यह खंड स्पेसिफिकेशन शीट में परिभाषित प्रमुख तकनीकी मापदंडों का विस्तृत और वस्तुनिष्ठ विवेचन प्रस्तुत करता है।
2.1 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ
मुख्य प्रदर्शन संकेतक मानक परीक्षण स्थितियों (सोल्डर पॉइंट तापमान = 25°C, फॉरवर्ड करंट IF = 65mA) के तहत परिभाषित किए गए हैं।
- ल्यूमिनस फ्लक्स (Φ):न्यूनतम ल्यूमेन आउटपुट उत्पाद मॉडल के आधार पर भिन्न होता है, जो संबंधित रंग तापमान (CCT) के अनुसार 37 lm से 39 lm तक होता है। लागू सहनशीलता ±11% है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज (VF):अधिकतम फॉरवर्ड वोल्टेज 2.9V निर्धारित है, जिसकी विशिष्ट सहनशीलता ±0.1V है। कम VF सिस्टम दक्षता बढ़ाने में सहायक होता है।
- कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI/Ra):The minimum Ra for the standard series is 80, with a strict tolerance controlled within ±2, ensuring consistency in color quality across different production batches.
- Viewing Angle (2θ1/2):The typical value is 120 degrees, which is considered a wide viewing angle, suitable for applications requiring diffuse light distribution.
- प्रकाश दक्षता:65mA और 5000K रंग तापमान पर मापी गई विशिष्ट प्रकाश दक्षता 225 lm/W है। यह ऊर्जा दक्षता का एक महत्वपूर्ण मापदंड है।
- रिवर्स करंट (IR):5V रिवर्स वोल्टेज (VR) पर, अधिकतम रिवर्स करंट 50 µA है, जो डायोड की लीकेज विशेषता को दर्शाता है।
2.2 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
ये रेटिंग्स उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकती हैं। संचालन हमेशा सीमा के भीतर रहना चाहिए।
- Forward Current (IF):180 mA (continuous).
- Peak Forward Current (IFP):300 mA, allowed only under pulse conditions (duty cycle 1/10, pulse width 10ms).
- शक्ति खपत (Pd):580 mW.
- कार्यशील एवं भंडारण तापमान:-40°C से +85°C (ऑपरेटिंग), -40°C से +100°C (स्टोरेज)।
- थर्मल रेज़िस्टेंस (RθJ-S):जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक थर्मल रेज़िस्टेंस 21 °C/W है। यह पैरामीटर थर्मल मैनेजमेंट डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
- जंक्शन तापमान (Tj):अधिकतम अनुमेय जंक्शन तापमान 115°C है।
- सोल्डरिंग तापमान:रीफ्लो सोल्डरिंग: अधिकतम 260°C, 10 सेकंड तक। हैंड सोल्डरिंग: अधिकतम 350°C, 3 सेकंड तक।
महत्वपूर्ण सूचना:यह उपकरण स्थैतिक विद्युत निर्वहन (ESD) के प्रति संवेदनशील है। असेंबली और संचालन के दौरान उचित ESD हैंडलिंग सावधानियों का पालन करना आवश्यक है।
3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण
उत्पाद विद्युत और प्रकाशिक विशेषताओं की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए एक व्यापक ग्रेडिंग प्रणाली का उपयोग करता है। उत्पाद संख्या ग्रेडिंग कोड की व्याख्या करती है।
3.1 उत्पाद संख्या डिकोडिंग
उदाहरण: XI3030P/KKX-5M403929U6/2T
- XI3030P:पैकेज श्रृंखला और आकार (3.0mm x 3.0mm)।
- KKX-5M:आंतरिक श्रृंखला कोड।
- पहला 'XX' (40):संबंधित रंग तापमान (CCT) का प्रतिनिधित्व करता है। '40' = 4000K।
- दूसरा 'XX' (39):न्यूनतम ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेड कोड का प्रतिनिधित्व करता है। '39' = 39 lm (न्यूनतम मान)।
- तीसरा 'XX' (29):अधिकतम फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेड कोड का प्रतिनिधित्व करता है। '29' VF के अधिकतम मान 2.9V से संबंधित है।
- U6:फॉरवर्ड करंट इंडेक्स, जो 65mA के ऑपरेटिंग करंट को दर्शाता है।
- 2T:अतिरिक्त उत्पाद मॉडल कोड।
3.2 कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI) ग्रेडिंग
स्पेसिफिकेशन शीट एकल-अक्षर प्रतीकों को न्यूनतम CRI मानों से मैप करने वाली एक तालिका प्रदान करती है:
- M: CRI 60, N: 65, L: 70, Q: 75, K: 80, P: 85, H: 90।
3.3 चमकदार प्रवाह श्रेणीकरण
प्रकाश प्रवाह CCT के आधार पर ग्रेडेड किया जाता है। उदाहरण के लिए:
- 3000K:ग्रेडिंग कोड 37L2 (37-39 lm), 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm)।
- 4000K/5000K/5700K:बिनिंग कोड 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm), 43L2 (43-45 lm).
- 6500K:बिनिंग कोड 38L2 (38-40 lm), 40L2 (40-42 lm), 42L2 (42-44 lm).
3.4 Forward Voltage Binning
फॉरवर्ड वोल्टेज को कोड '2629' के तहत समूहीकृत किया गया है, जिसमें तीन उप-बिन शामिल हैं:
- 26A: 2.6V - 2.7V
- 27A: 2.7V - 2.8V
- 28A: 2.8V - 2.9V (अधिकतम)
3.5 Chromaticity Binning (MacAdam Ellipse)
रंग स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, LED के क्रोमैटिकिटी पॉइंट (क्रोमैटिसिटी कोऑर्डिनेट्स) को CIE 1931 आरेख पर विशिष्ट दीर्घवृत्तों के भीतर नियंत्रित किया जाता है।
- मैकएडम 3-स्टेप:अधिक कठोर रंग नियंत्रण का अर्थ है कि मानक स्थितियों में, मानव आँख 3-चरण दीर्घवृत्त के भीतर स्थित एलईडी के बीच के रंग अंतर को लगभग अलग नहीं कर सकती।
- MacAdam 5-Step:मानक रंग नियंत्रण, अधिकांश सामान्य प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त जहाँ मामूली रंग भिन्नता स्वीकार्य है।
4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण
टाइपिकल कर्व विभिन्न ऑपरेटिंग परिस्थितियों में LED के व्यवहार को प्रकट करती है।
4.1 फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम जंक्शन तापमान (चित्र 1)
फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) में नकारात्मक तापमान गुणांक होता है। जब जंक्शन तापमान (Tj) 25°C से बढ़कर 115°C हो जाता है, तो VF लगभग 0.2V रैखिक रूप से घट जाता है। यह विशेषता कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर डिजाइन और थर्मल कम्पेंसेशन विचारों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
4.2 सापेक्ष ल्यूमिनस तीव्रता बनाम फॉरवर्ड करंट (चित्र 2)
प्रकाश उत्पादन धारा के साथ उप-रेखीय संबंध दर्शाता है। हालांकि उत्पादन धारा बढ़ने के साथ बढ़ता है, लेकिन तापीय प्रभावों और दक्षता में गिरावट के कारण, दीप्त दक्षता (लुमेन प्रति वाट) आमतौर पर उच्च धारा पर कम हो जाती है। अनुशंसित 65mA पर संचालन इष्टतम दीप्त दक्षता और जीवनकाल सुनिश्चित करता है।
4.3 सापेक्ष प्रकाश प्रवाह बनाम जंक्शन तापमान (चित्र 3)
प्रकाश उत्पादन जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाता है। वक्र दर्शाता है कि Tj 100°C पर, सापेक्ष चमकदार प्रवाह लगभग 25°C पर इसके मूल्य का 85% है। प्रकाश उत्पादन और जीवनकाल बनाए रखने के लिए प्रभावी ताप प्रबंधन (कम RθJ-A) महत्वपूर्ण है।
4.4 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (IV कर्व) (चित्र 4)
यह ग्राफ डायोड करंट और वोल्टेज के बीच एक विशिष्ट घातांकीय संबंध दिखाता है। उचित ड्राइव विधि (LED को निरंतर धारा से चलाया जाना चाहिए) चुनने के लिए यह महत्वपूर्ण है।
4.5 अधिकतम ड्राइव करंट बनाम सोल्डर जॉइंट तापमान (चित्र 5)
यह डिरेटिंग कर्व दर्शाता है कि अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड करंट सोल्डर पॉइंट तापमान बढ़ने के साथ घटता है। यह एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन नियम है जो यह सुनिश्चित करता है कि LED सभी पर्यावरणीय परिस्थितियों में अपने सुरक्षित संचालन क्षेत्र (SOA) के भीतर कार्य करे।
4.6 रेडिएशन पैटर्न (चित्र 6)
ध्रुवीय आरेख ने इसके व्यापक, लैम्बर्टियन-जैसे उत्सर्जन पैटर्न की पुष्टि की, जिसका विशिष्ट देखने का कोण 120° है। विस्तृत केंद्रीय क्षेत्र में, प्रकाश तीव्रता काफी समान है।
4.7 स्पेक्ट्रम वितरण
स्पेक्ट्रल पावर डिस्ट्रीब्यूशन (पाठ में विस्तृत नहीं लेकिन उल्लेखित) एक व्यापक ब्लू पंप एलईडी पीक और एक और अधिक व्यापक फॉस्फर-कन्वर्टेड पीला उत्सर्जन पीक दिखाएगा, जो व्हाइट लाइट फॉस्फर-कन्वर्टेड एलईडी की विशेषता है। सटीक आकार CCT और CRI निर्धारित करता है।
5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
5.1 रीफ्लो सोल्डरिंग पैरामीटर्स
यह एलईडी मानक इन्फ्रारेड या कन्वेक्शन रिफ्लो प्रक्रिया के साथ संगत है। महत्वपूर्ण पैरामीटर पीक सोल्डरिंग तापमान है, जो 260°C से अधिक 10 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। मानक लीड-फ्री रिफ्लो प्रोफाइल (जैसे JEDEC J-STD-020) का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है। प्लास्टिक एनकैप्सुलेशन और आंतरिक चिप माउंट को थर्मल क्षति से बचाने के लिए सटीक नियंत्रण आवश्यक है।
5.2 हैंड सोल्डरिंग
यदि हैंड सोल्डरिंग आवश्यक है, तो सोल्डरिंग आयरन टिप का तापमान अधिकतम 350°C तक नियंत्रित किया जाना चाहिए, और ओवरहीटिंग को रोकने के लिए प्रत्येक पैड के साथ संपर्क का समय 3 सेकंड या उससे कम तक सीमित होना चाहिए।
5.3 भंडारण की शर्तें
LED को उसके मूल नमी-रोधी बैग में संग्रहित किया जाना चाहिए (यदि इसे नमी-संवेदनशील डिवाइस के रूप में वर्गीकृत किया गया है), परिवेश का तापमान -40°C से +100°C के बीच और आर्द्रता कम होनी चाहिए। यदि लागू हो, तो नमी-संवेदनशील डिवाइस (MSD) को संभालने के लिए मानक IPC/JEDEC दिशानिर्देशों का पालन करें।
6. अनुप्रयोग डिज़ाइन विचार
6.1 ड्राइव चयन
एक स्थिर-धारा ड्राइवर आवश्यक है। अनुशंसित कार्यशील धारा 65mA है। ड्राइवर का चयन आवश्यक श्रृंखला वोल्टेज (LED VF का योग) के आधार पर किया जाना चाहिए, और इसमें उचित सुरक्षा सुविधाएँ, जैसे अतिधारा, अतिवोल्टेज और खुला/लघु परिपथ सुरक्षा, अवश्य शामिल होनी चाहिए। कुछ सटीक अनुप्रयोगों में, ड्राइवर के प्रतिपुष्टि लूप के डिजाइन में ऋणात्मक VF तापमान गुणांक पर विचार किया जाना चाहिए।
6.2 थर्मल प्रबंधन
जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक थर्मल रेजिस्टेंस (RθJ-S) 21°C/W होने के कारण, प्रभावी हीट सिंकिंग आवश्यक है, खासकर जब अधिकतम रेटेड मूल्यों के निकट या उस पर चल रहा हो। PCB में पर्याप्त थर्मल वाया और LED हीट सिंक पैड (यदि पैकेज में मौजूद हो) से जुड़े कॉपर एरिया होने चाहिए ताकि गर्मी दूर हो सके। अधिकतम जंक्शन तापमान 115°C से अधिक नहीं होना चाहिए। सूत्र का उपयोग करें: Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), जहाँ Ts सोल्डर पॉइंट तापमान है और Pd पावर डिसिपेशन (VF * IF) है।
6.3 ऑप्टिकल डिज़ाइन
120° का चौड़ा व्यूइंग एंगल इस LED को उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है जिन्हें सेकेंडरी ऑप्टिक्स की आवश्यकता के बिना डिफ्यूज़, समान प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता होती है। फोकस्ड बीम के लिए, LED के एमिशन पैटर्न और भौतिक आयामों के आधार पर उपयुक्त प्राइमरी ऑप्टिक्स (लेंस या रिफ्लेक्टर) डिज़ाइन करना आवश्यक है।
7. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
हालांकि डेटाशीट में अन्य उत्पादों के साथ प्रत्यक्ष समानांतर तुलना प्रदान नहीं की गई है, लेकिन इसके विनिर्देशों के आधार पर, XI3030P की प्रमुख विभेदक विशेषताओं में शामिल हैं:
- प्रकाश दक्षता एवं रंग प्रतिपादन का संतुलन:CRI 80 पर 225 lm/W की विशिष्ट प्रकाश दक्षता प्राप्त करना, एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है, जबकि कुछ प्रतिस्पर्धी कम CRI पर उच्चतर प्रकाश दक्षता प्रदान कर सकते हैं, या इसके विपरीत।
- व्यापक बिनिंग:विस्तृत लुमेन, वोल्टेज और क्रोमैटिसिटी (3-स्टेप/5-स्टेप MacAdam ellipse) बिनिंग, कम सख्त बिनिंग वाले उत्पादों की तुलना में अधिक कड़े सिस्टम डिज़ाइन की अनुमति देती है और बहु-LED ल्यूमिनेयर में बेहतर रंग एकरूपता प्राप्त करती है।
- मजबूत अधिकतम रेटिंग:अपेक्षाकृत उच्च अधिकतम जंक्शन तापमान (115°C) और बिजली अपव्यय (580mW) थर्मल रूप से चुनौतीपूर्ण वातावरण में व्यापक सुरक्षा मार्जिन और डिज़ाइन लचीलापन प्रदान करते हैं।
- पर्यावरण अनुपालन:आधुनिक पर्यावरणीय मानकों (RoHS, REACH, हैलोजन-मुक्त) के साथ पूर्ण अनुपालन एक बुनियादी आवश्यकता है, लेकिन इसे स्पष्ट रूप से एक विशेषता के रूप में सूचीबद्ध किया गया है।
8. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
Q1: क्या मैं उच्चतर आउटपुट के लिए इस LED को 150mA से ड्राइव कर सकता हूँ?
A: नहीं। निरपेक्ष अधिकतम निरंतर अग्र धारा 180mA है, लेकिन अनुशंसित कार्य शर्त 65mA है। 150mA पर कार्य करने से जंक्शन तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि होगी, प्रकाश दक्षता कम होगी, प्रकाश क्षय तेज होगा और वारंटी अमान्य हो सकती है। कृपया हमेशा अनुशंसित धारा के अनुसार डिज़ाइन करें।
Q2: 3-स्टेप और 5-स्टेप मैकएडम एलिप्स बिनिंग में क्या अंतर है?
A: 3-स्टेप एलिप्स अधिक सख्त रंग नियंत्रण का प्रतिनिधित्व करता है, अधिकांश पर्यवेक्षक इसके रंग अंतर को लगभग नहीं पहचान सकते। 5-स्टेप एलिप्स थोड़ा अधिक रंग परिवर्तन की अनुमति देता है, जो साथ-साथ तुलना करने पर ध्यान में आ सकता है, लेकिन कई अनुप्रयोगों के लिए यह स्वीकार्य है। चयन अंतिम उत्पाद की रंग एकरूपता आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।
Q3: आवश्यक हीटसिंक की गणना कैसे करें?
A: आपको लक्ष्य सोल्डर पॉइंट तापमान (Ts) निर्धारित करने की आवश्यकता है। सूत्र Tj = Ts + (RθJ-S * Pd) का उपयोग करें, Tj को 115°C से नीचे एक सुरक्षित मान (जैसे 105°C) पर सेट करें। Pd की गणना VF * IF (जैसे 2.9V * 0.065A = 0.1885W) के रूप में करें। फिर, Ts_max = Tj_max - (21°C/W * 0.1885W) ≈ 105°C - 4°C ≈ 101°C। PCB और सिस्टम की थर्मल डिज़ाइन को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि सोल्डर पॉइंट तापमान इस गणना किए गए Ts_max से नीचे रहे।
Q4: क्या कॉन्स्टेंट वोल्टेज पावर सप्लाई उपयुक्त है?
A: उपयुक्त नहीं है। LED एक करंट-ड्रिवन डिवाइस है। कॉन्स्टेंट वोल्टेज स्रोत के तहत, फॉरवर्ड वोल्टेज में मामूली बदलाव (तापमान या बिनिंग अंतर के कारण) करंट में भारी बदलाव का कारण बन सकता है, जिससे थर्मल रनवे और विफलता हो सकती है। हमेशा कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर या करंट-लिमिटिंग सर्किट का उपयोग करें।
9. डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी
परिदृश्य: कार्यालय वातावरण के लिए प्रकाश व्यवस्था डिजाइन करने हेतु एक रैखिक एलईडी ल्यूमिनेयर।
- आवश्यकताएँ:中性白光(4000K),良好的显色性(CRI >80),高效率,并在2米长度上实现均匀照明。
- घटक चयन:XI3030P/KKX-5M403929U6/2T का चयन करें, क्योंकि इसमें 4000K रंग तापमान, CRI 80 और उच्च प्रकाश दक्षता है।
- थर्मल डिज़ाइन:लैंप 1-2 W/mK तापीय चालकता वाले एल्यूमीनियम बेस प्लेट (MCPCB) का उपयोग करता है। प्रत्येक LED की शक्ति खपत लगभग 0.19W गणना की गई है। 100 एलईडी को 2 मीटर लंबे एल्यूमीनियम प्रोफाइल (हीट सिंक के रूप में) पर समान रूप से वितरित किया गया है। थर्मल सिमुलेशन ने पुष्टि की कि 25°C परिवेश तापमान पर, जंक्शन तापमान 90°C से नीचे बना रहता है।
- विद्युत डिजाइन:एलईडी 20 के समूहों में श्रृंखला में जुड़े हुए हैं (अधिकतम कुल VF लगभग 58V)। 65mA आउटपुट और 58V को कवर करने वाले वोल्टेज रेंज वाले कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर का चयन किया गया है। इसमें ओवरवोल्टेज सुरक्षा शामिल है।
- प्रकाशीय डिजाइन:LED के 120° चौड़े बीम कोण का उपयोग करते हुए, गणना की गई दूरी पर रखे गए दूधिया पॉलीकार्बोनेट डिफ्यूज़र प्लेट के साथ संयोजन करके, आवश्यक दृश्यमान स्पॉट रहित एकसमान प्रकाश व्यवस्था प्राप्त की गई, जो कार्यालय प्रकाश व्यवस्था मानकों को पूरा करती है।
10. तकनीकी सिद्धांत परिचय
XI3030P एक फॉस्फर-कन्वर्टेड व्हाइट LED है। इसका मूलभूत सिद्धांत एक सेमीकंडक्टर चिप (आमतौर पर इंडियम गैलियम नाइट्राइड (InGaN) से बनी) को शामिल करता है, जो फॉरवर्ड बायस पर नीला प्रकाश (इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस) उत्सर्जित करती है। इस नीले प्रकाश का एक हिस्सा चिप पर या उसके आसपास जमा फॉस्फर परत (जैसे YAG:Ce) द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। फॉस्फर नीले प्रकाश फोटॉन के एक हिस्से को पीले और लाल क्षेत्रों में एक विस्तृत स्पेक्ट्रम में डाउन-कन्वर्ट करता है। शेष नीला प्रकाश फॉस्फर द्वारा उत्सर्जित पीले/लाल प्रकाश के साथ मिलकर, मानव आँख द्वारा सफेद प्रकाश के रूप में माना जाता है। नीले और पीले प्रकाश का सटीक अनुपात और फॉस्फर संरचना उत्सर्जित सफेद प्रकाश के संबंधित रंग तापमान (CCT) और रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI) को निर्धारित करती है।
11. Industry Trends
XI3030P जैसे पैकेजों द्वारा प्रतिनिधित्व किए जाने वाले मिड-पावर एलईडी क्षेत्र का निरंतर विकास जारी है। वस्तुनिष्ठ उद्योग प्रवृत्तियों में शामिल हैं:
- प्रकाश दक्षता में वृद्धि:नीले प्रकाश चिप की आंतरिक क्वांटम दक्षता (IQE), फॉस्फोर रूपांतरण दक्षता और पैकेजिंग की प्रकाश निष्कर्षण दक्षता में निरंतर सुधार से प्रकाश दक्षता लगातार बढ़ रही है।
- रंग गुणवत्ता वृद्धि:उच्च CRI (90+) और बेहतर रंग स्थिरता (सख्त मैकएडम दीर्घवृत्त) की मांग बढ़ रही है, विशेष रूप से वाणिज्यिक और खुदरा प्रकाश व्यवस्था क्षेत्रों में।
- विश्वसनीयता और जीवनकाल में सुधार:पैकेजिंग सामग्री (मोल्डिंग कंपाउंड, सबस्ट्रेट) और निर्माण प्रक्रियाओं में प्रगति का उद्देश्य प्रकाश क्षय को कम करना और कार्य जीवनकाल (L90) बढ़ाना है।
- लघुरूपण और एकीकरण:हालांकि 3030 एक मानक आकार है, लेकिन रुझान छोटे पैकेज आकारों की ओर है, जो काफी या बेहतर प्रदर्शन बनाए रखते हुए, साथ ही कई एलईडी और ड्राइवरों को एकीकृत करने वाले मॉड्यूल की ओर है।
- स्मार्ट और डिमेबल:डिमिंग, कलर टेम्परेचर एडजस्टमेंट (CCT एडजस्टेबल), और IoT-आधारित प्रकाश व्यवस्था के लिए कनेक्टिविटी सक्षम करने हेतु एलईडी और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स का एकीकरण बढ़ रहा है।
LED विनिर्देशन शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य संकेतक
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस एफिकेसी (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्पन्न प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी ही अधिक ऊर्जा बचत होगी। | यह सीधे तौर पर लैंप की ऊर्जा दक्षता रेटिंग और बिजली की लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (लुमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आम बोलचाल में "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि लैंप पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| देखने का कोण (Viewing Angle) | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश तीव्रता आधी रह जाती है, जो प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के क्षेत्र और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Color Temperature (CCT) | K (Kelvin), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा, कम मान पीला/गर्म, उच्च मान सफेद/ठंडा। | प्रकाश व्यवस्था का वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को पुनः प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंगों की वास्तविकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों में उपयोग किया जाता है। |
| Color Fidelity (SDCM) | MacAdam Ellipse Steps, e.g., "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; a smaller step number indicates better color consistency. | एक ही बैच के लैंपों के रंग में कोई अंतर नहीं होने की गारंटी दें। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), जैसे 620nm (लाल) | Rangin LED ke rangon se sambandhit tarang lambai ke maan. | Laal, peela, hara aadi ek rang wale LED ke rang ka tone nirdharit karna. |
| स्पेक्ट्रम वितरण (Spectral Distribution) | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण को प्रदर्शित करता है। | रंग प्रतिपादन और रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन विचार |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (Forward Voltage) | Vf | LED को प्रकाशित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड"। | ड्राइवर पावर सप्लाई वोल्टेज Vf से अधिक या बराबर होना चाहिए, एकाधिक LED श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| फॉरवर्ड करंट (Forward Current) | If | LED को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक धारा मान। | आमतौर पर स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग किया जाता है, धारा चमक और आयु निर्धारित करती है। |
| अधिकतम पल्स करंट (Pulse Current) | Ifp | डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग किया जाने वाला शीर्ष करंट, जिसे थोड़े समय के लिए सहन किया जा सकता है। | स्पंद चौड़ाई और ड्यूटी चक्र को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति होगी। |
| Reverse Voltage | Vr | LED सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, जिससे अधिक होने पर यह ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से सुरक्षा आवश्यक है। |
| थर्मल रेजिस्टेंस (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर जॉइंट तक गर्मी के प्रवाह का प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय दर्शाता है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए मजबूत शीतलन डिजाइन आवश्यक है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| ESD Immunity | V (HBM), जैसे 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक शॉक प्रतिरोध क्षमता, मान जितना अधिक होगा, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति से उतना ही कम प्रभावित होगा। | उत्पादन में स्थिरवैद्युत निरोधी उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, ताप प्रबंधन एवं विश्वसनीयता
| शब्दावली | मुख्य संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी से जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग विस्थापन का कारण बनता है। |
| ल्यूमेन डिप्रिसिएशन (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | एलईडी के "उपयोगी जीवन" को सीधे परिभाषित करना। |
| लुमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित उपयोग अवधि के बाद शेष रोशनी का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| Color Shift | Δu′v′ या MacAdam Ellipse | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| थर्मल एजिंग (Thermal Aging) | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन-सर्किट विफलता का कारण बन सकता है। |
चार, एनकैप्सुलेशन और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिकीय एवं ऊष्मीय इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC में उत्कृष्ट ताप सहनशीलता और कम लागत है; सिरेमिक में बेहतर ताप अपव्यय और लंबी आयु है। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंट, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था का तरीका। | उलटी स्थापना (Flip Chip) में बेहतर हीट डिसिपेशन और उच्च प्रकाश दक्षता होती है, जो उच्च शक्ति के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | नीले प्रकाश चिप पर लगाया जाता है, जो आंशिक रूप से पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित होकर सफेद प्रकाश बनाता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | समतल, माइक्रोलेंस, कुल आंतरिक परावर्तन | पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना, प्रकाश वितरण को नियंत्रित करती है। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
5. गुणवत्ता नियंत्रण और ग्रेडिंग
| शब्दावली | ग्रेडिंग सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेडिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह में न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होते हैं। | सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहीकृत। | Drive power supply के मिलान में सुविधा, system efficiency में सुधार। |
| Color differentiation grading | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकरण करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग अत्यंत सीमित सीमा के भीतर रहें। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश स्रोत के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| रंग तापमान श्रेणीकरण | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत किया गया है, प्रत्येक समूह का एक संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना। |
VI. परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | मानक/परीक्षण | सामान्य व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen Maintenance Test | निरंतर तापमान परिस्थितियों में लंबे समय तक जलाए रखकर, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड किया जाता है। | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयुक्त)। |
| TM-21 | Life Extrapolation Standard | Estimating lifespan under actual use conditions based on LM-80 data. | Providing scientific life prediction. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल और थर्मल परीक्षण विधियों को शामिल करता है। | उद्योग द्वारा स्वीकृत परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | उत्पाद हानिकारक पदार्थों (जैसे सीसा, पारा) से मुक्त हो, यह सुनिश्चित करें। | अंतर्राष्ट्रीय बाज़ार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | Energy efficiency and performance certification for lighting products. | Commonly used in government procurement and subsidy programs to enhance market competitiveness. |