सामग्री
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य लाभ
- 1.2 लक्षित बाज़ार एवं अनुप्रयोग
- 2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
- 2.1 ल्यूमिनस और विद्युत विशेषताएँ
- 2.2 तापीय विशेषताएँ
- 2.3 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 3.1 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज संबंध (I-V कर्व)
- 3.2 सापेक्ष ल्यूमिनस इंटेंसिटी और फॉरवर्ड करंट संबंध
- 3.3 सापेक्ष प्रकाश तीव्रता और जंक्शन तापमान के बीच संबंध
- 3.4 क्रोमैटिसिटी शिफ्ट
- 3.5 फॉरवर्ड करंट डेरेटिंग कर्व
- 3.6 अनुमत पल्स हैंडलिंग क्षमता
- 3.7 स्पेक्ट्रम वितरण
- 4. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण
- 4.1 चमक तीव्रता ग्रेडिंग
- 4.2 रंग ग्रेडिंग
- 5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
- 5.1 Mechanical Dimensions
- 5.2 अनुशंसित सोल्डर पैड लेआउट
- 5.3 ध्रुवीयता पहचान
- 6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड
- 6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल
- 6.2 उपयोग संबंधी सावधानियां
- 7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
- 7.1 पैकेजिंग जानकारी
- 7.2 पार्ट नंबर और ऑर्डरिंग जानकारी
- 8. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार
- 8.1 ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन
- 8.2 PCB थर्मल डिज़ाइन
- 8.3 ऑप्टिकल इंटीग्रेशन
- 9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
- 10. सामान्य प्रश्न (FAQ)
- 10.1 अनुशंसित ऑपरेटिंग करंट क्या है?
- 10.2 उचित करंट-सीमित रोकनेवाला (लिमिटिंग रेसिस्टर) कैसे चुनें?
- 10.3 थर्मल मैनेजमेंट (ऊष्मा प्रबंधन) इतना महत्वपूर्ण क्यों है?
- 10.4 क्या एकाधिक LED को श्रृंखला या समानांतर में जोड़ा जा सकता है?
- 11. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी
- 11.1 ऑटोमोटिव डैशबोर्ड स्विच बैकलाइटिंग
- 12. कार्य सिद्धांत
- 13. प्रौद्योगिकी रुझान
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ PLCC-2 (प्लास्टिक लीड चिप कैरियर) सरफेस माउंट पैकेज में उपलब्ध एक उच्च चमक वाले आइस ब्लू एलईडी के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण कठोर वातावरण में विश्वसनीयता और उच्च प्रदर्शन के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें 120 डिग्री का विस्तृत देखने का कोण है और ऑटोमोटिव घटकों के लिए सख्त AEC-Q101 मानक का अनुपालन करता है। इसका प्राथमिक डिज़ाइन उद्देश्य ऑटोमोटिव इंटीरियर अनुप्रयोगों के लिए स्थिर, जीवंत प्रकाश प्रदान करना है, साथ ही विभिन्न विद्युत और तापीय परिस्थितियों में दीर्घकालिक सेवा जीवन और स्थिरता सुनिश्चित करना है।
1.1 मुख्य लाभ
- उच्च दीप्तिमान दक्षता:10mA मानक अग्र धारा पर, विशिष्ट दीप्ति तीव्रता 300 मिलिकैंडेला (mcd) तक पहुँच सकती है, जो चमकदार और दृश्यमान प्रकाश उत्पादन सुनिश्चित करती है।
- वाइड-एंगल इल्युमिनेशन:120° व्यूइंग एंगल एक विस्तृत, समान प्रकाश वितरण प्रदान करता है, जो बैकलाइट पैनल और संकेतक रोशनी के लिए आदर्श है।
- ऑटोमोटिव-ग्रेड विश्वसनीयता:AEC-Q101 प्रमाणन इसकी स्वचालित इलेक्ट्रॉनिक्स में कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों, जिसमें व्यापक तापमान उतार-चढ़ाव और कंपन शामिल हैं, के लिए उपयुक्तता की पुष्टि करता है।
- मजबूत ESD सुरक्षा:8kV (ह्यूमन बॉडी मॉडल) तक की इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज को सहन करने में सक्षम, जिससे हैंडलिंग और असेंबली की मजबूती बढ़ जाती है।
- पर्यावरण अनुपालन:उत्पाद RoHS (हानिकारक पदार्थ प्रतिबंध) और REACH विनियमों का अनुपालन करता है, वैश्विक पर्यावरणीय मानकों का समर्थन करता है।
1.2 लक्षित बाज़ार एवं अनुप्रयोग
यह LED विशेष रूप से ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रों में शामिल हैं:
- ऑटोमोटिव इंटीरियर लाइटिंग:फुटवेल, डोर हैंडल, कप होल्डर और सामान्य केबिन एंबिएंस लाइटिंग के लिए उपयोग किया जाता है।
- स्विच बैकलाइट:डैशबोर्ड, सेंटर कंसोल और स्टीयरिंग व्हील पर बटन और नियंत्रणों के लिए स्पष्ट दृश्यता प्रदान करता है।
- इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर इंडिकेटर लाइट:ड्राइवर के इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर के भीतर चेतावनी लैंप, स्थिति संकेतक और गेज बैकलाइटिंग के लिए उपयोग किया जाता है।
2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
2.1 ल्यूमिनस और विद्युत विशेषताएँ
कार्य पैरामीटर मानक परीक्षण स्थितियों (Ts=25°C) के तहत LED के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।
- फॉरवर्ड करंट (IF):अनुशंसित कार्यकारी धारा 10mA है, पूर्ण अधिकतम रेटिंग 20mA है। कार्य के लिए कम से कम 2mA की न्यूनतम धारा आवश्यक है।
- ल्यूमिनस तीव्रता (IV):10mA पर, तीव्रता आमतौर पर 355 mcd तक पहुँचती है, मानक ग्रेडिंग के लिए गारंटीकृत न्यूनतम मूल्य 140 mcd और अधिकतम मूल्य 560 mcd है। माप सहनशीलता ±8% है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज (VF):10mA पर आमतौर पर 3.1V होता है, जो न्यूनतम 2.75V से अधिकतम 3.75V तक होता है। फॉरवर्ड वोल्टेज में नकारात्मक तापमान गुणांक होता है, जो जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटता है।
- व्यूइंग एंगल (φ):इसे उस पूर्ण कोण के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर तीव्रता अपने शिखर मान की आधी हो जाती है। यह एलईडी 120° ± 5° का व्यापक देखने का कोण प्रदान करती है।
- क्रोमैटिसिटी निर्देशांक (CIE x, y):विशिष्ट कलर पॉइंट (0.18, 0.23) है, जो इसके आइस ब्लू रंग को परिभाषित करता है। इन निर्देशांकों के लिए सहनशीलता ±0.005 है।
2.2 तापीय विशेषताएँ
एलईडी के जीवनकाल और प्रदर्शन स्थिरता के लिए थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है।
- थर्मल प्रतिरोध (Rth JS):जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक थर्मल रेजिस्टेंस के लिए दो मान निर्दिष्ट हैं: 130 K/W (वास्तविक मापित मान) और 100 K/W (विद्युत गणना मान)। यह पैरामीटर एलईडी चिप से पीसीबी तक ऊष्मा हस्तांतरण की दक्षता को दर्शाता है।
- जंक्शन तापमान (TJ):अधिकतम अनुमेय जंक्शन तापमान 125°C है। इस सीमा से अधिक होने पर स्थायी प्रदर्शन गिरावट हो सकती है।
- कार्य एवं भंडारण तापमान:डिवाइस की रेटेड कार्य तापमान सीमा -40°C से +110°C है, जो वैश्विक ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
2.3 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
ये ऐसे तनाव सीमाएं हैं जिनका किसी भी स्थिति में उल्लंघन नहीं किया जाना चाहिए, ताकि स्थायी क्षति को रोका जा सके।
- बिजली की खपत (Pd):अधिकतम 75 mW।
- सर्ज करंट (IFM):300mA पल्स जो ≤10μs की अवधि और कम ड्यूटी साइकिल (D=0.005) को सहन कर सकता है।
- रिवर्स वोल्टेज (VR):यह LED रिवर्स बायस ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। रिवर्स वोल्टेज लगाने से तत्काल विफलता हो सकती है।
- सोल्डरिंग तापमान:260°C के पीक तापमान और 30 सेकंड तक की अधिकतम अवधि के लिए रिफ्लो वेल्डिंग को सहन कर सकता है, मानक लीड-फ्री वेल्डिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत।
3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
3.1 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज संबंध (I-V कर्व)
यह ग्राफ़ एक अरेखीय संबंध दर्शाता है। फॉरवर्ड वोल्टेज करंट में वृद्धि के साथ बढ़ता है, लेकिन एक नकारात्मक तापमान गुणांक प्रदर्शित करता है। करंट-सीमित सर्किट डिज़ाइन करते समय इसे ध्यान में रखना चाहिए, क्योंकि VFLED के कार्य करने पर गर्म होने के साथ घट जाएगा।
3.2 सापेक्ष ल्यूमिनस इंटेंसिटी और फॉरवर्ड करंट संबंध
कम धारा सीमा में, प्रकाश उत्पादन और धारा के बीच लगभग रैखिक संबंध होता है, लेकिन जब धारा अधिकतम रेटेड मान (20mA) के करीब पहुंचती है, तो दक्षता में कमी (प्रदर्शन में गिरावट) के संकेत दिखाई दे सकते हैं। इष्टतम दक्षता और जीवनकाल के लिए, विशिष्ट 10mA या उससे कम पर कार्य करने की सिफारिश की जाती है।
3.3 सापेक्ष प्रकाश तीव्रता और जंक्शन तापमान के बीच संबंध
दीप्त तीव्रता जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटती है। ग्राफ दर्शाता है कि जब TJलगभग 140°C के निकट, आउटपुट अपने कमरे के तापमान मूल्य का लगभग 40% तक गिर सकता है। यह चमक बनाए रखने के लिए प्रभावी PCB थर्मल डिज़ाइन (थर्मल वियाज़, पर्याप्त तांबे के क्षेत्र का उपयोग) के महत्व को रेखांकित करता है।
3.4 क्रोमैटिसिटी शिफ्ट
फॉरवर्ड करंट और जंक्शन तापमान दोनों LED के क्रोमैटिसिटी निर्देशांक को प्रभावित करते हैं। ΔCIE-x और ΔCIE-y के ग्राफ़ मामूली शिफ्ट दिखाते हैं। हालांकि शिफ्ट की सीमा छोटी है, लेकिन उन अनुप्रयोगों में इस पर विचार किया जाना चाहिए जिन्हें विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत या कई LEDs के सरणी में सख्त रंग स्थिरता बनाए रखने की आवश्यकता होती है।
3.5 फॉरवर्ड करंट डेरेटिंग कर्व
This key graph defines the maximum allowable continuous forward current based on the pad temperature (TS). As TSincreases, the maximum allowable IFइसे कम किया जाना चाहिए ताकि जंक्शन तापमान 125°C से नीचे बना रहे। उदाहरण के लिए, TS110°C होने पर, अधिकतम IF20mA है। अंतिम अनुप्रयोग में सुरक्षित संचालन स्थितियों को निर्धारित करने के लिए यह वक्र महत्वपूर्ण है।
3.6 अनुमत पल्स हैंडलिंग क्षमता
यह ग्राफ पल्स चौड़ाई (tp), ड्यूटी साइकिल (D), और अनुमत पीक पल्स करंट (IFA) के बीच संबंध दर्शाता है। कम ड्यूटी साइकिल (0.005) पर अत्यंत छोटे पल्स (जैसे 10μs) के लिए, LED 300mA तक का करंट संभाल सकता है। यह स्ट्रोब या पल्स सिग्नल फंक्शन डिजाइन करने के लिए उपयोगी है।
3.7 स्पेक्ट्रम वितरण
सापेक्ष स्पेक्ट्रम वितरण ग्राफ आइस ब्लू LED की विशिष्ट चरम तरंगदैर्ध्य दर्शाता है। संकीर्ण मुख्य शिखर रंग की शुद्धता सुनिश्चित करता है। लाल या हरे क्षेत्र में कोई महत्वपूर्ण गौण शिखर नहीं है, जो अपेक्षित रंग आउटपुट की पुष्टि करता है।
4. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण
बड़े पैमाने पर उत्पादन की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को प्रमुख मापदंडों के आधार पर विभिन्न ग्रेड में वर्गीकृत किया जाता है।
4.1 चमक तीव्रता ग्रेडिंग
10mA पर मापी गई प्रकाश तीव्रता के आधार पर, LED को कई ग्रेड (L1 से GA) में वर्गीकृत किया जाता है। प्रत्येक ग्रेड लघुगणकीय पैमाने पर एक विशिष्ट सीमा को कवर करता है (उदाहरण: T1: 280-355 mcd, T2: 355-450 mcd)। डेटाशीट इस विशिष्ट उत्पाद मॉडल के "संभावित आउटपुट ग्रेड" को उजागर करती है। एक घटक में कई LED का उपयोग करते समय चमक की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, डिजाइनरों को ऑर्डर करते समय आवश्यक ग्रेड निर्दिष्ट करना होगा।
4.2 रंग ग्रेडिंग
मानक आइस ब्लू रंग ग्रेडिंग संरचना CIE 1931 क्रोमैटिसिटी आरेख में परिभाषित की गई है। प्रदान की गई तालिका विशिष्ट ग्रेडिंग कोड (जैसे CM0, CL3) और उनके संबंधित CIE x और y निर्देशांक सीमाओं को सूचीबद्ध करती है। यह लगभग समान रंग बिंदु वाले LED का चयन करने की अनुमति देता है, जो बैकलाइट जैसे अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि आसन्न LED के बीच रंग बेमेल दृष्टिगत रूप से अस्वीकार्य है।
5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
5.1 Mechanical Dimensions
PLCC-2 पैकेज एक मानक सरफेस माउंट डिज़ाइन है। आयाम चित्र (PDF में संदर्भित) महत्वपूर्ण आयाम प्रदान करता है, जिसमें बॉडी की लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, लीड पिच और पैड स्थान शामिल हैं। PCB पैड डिज़ाइन और स्वचालित प्लेसमेंट असेंबली के लिए इन आयामों का पालन करना महत्वपूर्ण है।
5.2 अनुशंसित सोल्डर पैड लेआउट
अनुशंसित PCB पैड डिज़ाइन प्रदान किया गया है। यह लेआउट रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान विश्वसनीय सोल्डर जोड़ बनाने के लिए अनुकूलित है, जो PCB के साथ उचित यांत्रिक कनेक्शन और तापीय चालन सुनिश्चित करता है। इस अनुशंसा का पालन करने से टॉम्बस्टोनिंग या खराब सोल्डरिंग को रोकने में मदद मिलती है।
5.3 ध्रुवीयता पहचान
PLCC-2 पैकेज में आमतौर पर डिवाइस बॉडी के एक कोने पर एक मोल्डेड नॉच या चिह्नित कैथोड होता है। PCB असेंबली प्रक्रिया के दौरान, LED के सही ढंग से काम करने को सुनिश्चित करने के लिए सही पोलैरिटी ओरिएंटेशन महत्वपूर्ण है। रिवर्स वोल्टेज लगाना निषिद्ध है।
6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड
6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल
यह घटक मानक लीड-फ्री (SnAgCu) रीफ्लो वेल्डिंग प्रक्रिया के साथ संगत है। तापमान प्रोफ़ाइल में प्रीहीट, थर्मल सोक, रीफ्लो और कूलिंग चरण शामिल हैं, जिसमें पीक तापमान 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए और अधिकतम 30 सेकंड तक रहना चाहिए। 217°C (लिक्विडस तापमान) से ऊपर के समय को नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि उचित सोल्डर जोड़ बन सके और LED पैकेज को क्षति न पहुंचे।
6.2 उपयोग संबंधी सावधानियां
- ESD रोकथाम उपाय:हालांकि रेटिंग 8kV HBM है, असेंबली प्रक्रिया के दौरान मानक ESD हैंडलिंग प्रक्रियाओं (ग्राउंडेड रिस्ट स्ट्रैप, वर्कस्टेशन और कंडक्टिव कंटेनर का उपयोग) का पालन किया जाना चाहिए।
- करंट लिमिटेशन:LED को ड्राइव करने के लिए हमेशा कॉन्स्टेंट करंट स्रोत या वोल्टेज स्रोत के साथ सीरीज़ में करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करें। VFसे अधिक वोल्टेज वाले स्रोत से सीधे कनेक्शन से अत्यधिक करंट और विफलता होगी।
- थर्मल प्रबंधन:उचित PCB थर्मल डिज़ाइन लागू करें। अपेक्षित अधिकतम परिवेश तापमान और PCB थर्मल प्रदर्शन के आधार पर डीरेटिंग कर्व का उपयोग करके सुरक्षित ऑपरेटिंग करंट निर्धारित करें।
- सफाई:यदि वेल्डिंग के बाद सफाई की आवश्यकता हो, तो प्लास्टिक लेंस या एपॉक्सी को नुकसान न पहुंचाने वाले संगत सॉल्वेंट का उपयोग करें।
- भंडारण की शर्तें:निर्दिष्ट -40°C से +110°C तापमान सीमा के भीतर, सूखे और स्थिरवैद्युतिक सुरक्षित वातावरण में भंडारित करें।
7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
7.1 पैकेजिंग जानकारी
LED को टेप और रील के रूप में प्रदान किया जाता है, जो स्वचालित सतह माउंट असेंबली उपकरण के लिए मानक पैकेजिंग है। असेंबली लाइन फीडर के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए रील विनिर्देश (टेप चौड़ाई, पॉकेट पिच, रील व्यास) प्रदान किए जाते हैं।
7.2 पार्ट नंबर और ऑर्डरिंग जानकारी
बेस पार्ट नंबर है67-11-IB0100L-AMयह संख्या महत्वपूर्ण गुणों को कोड करती है:
- 67-11:यह पैकेज प्रकार (PLCC-2) और/या श्रृंखला को दर्शा सकता है।
- IB:यह आइस ब्लू रंग को दर्शाता है।
- 0100L:यह संभवतः चमक ग्रेडिंग या उत्पाद कोड से संबंधित हो सकता है।
- AM:यह ऑटोमोटिव ग्रेड या किसी विशिष्ट संशोधन संस्करण को इंगित कर सकता है।
8. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार
8.1 ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन
स्थिर संचालन के लिए, विशेष रूप से ऑटोमोटिव वातावरण में जहां बिजली की आपूर्ति वोल्टेज (जैसे 12V बैटरी) में भारी उतार-चढ़ाव हो सकता है, एक साधारण रोकनेवाला-सीमित वोल्टेज स्रोत के बजाय एक स्थिर-धारा ड्राइवर को प्राथमिकता दी जाती है। ड्राइवर को अपेक्षित इनपुट वोल्टेज रेंज और तापमान पर आवश्यक धारा (जैसे 10mA) प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
8.2 PCB थर्मल डिज़ाइन
प्रदर्शन और दीर्घायु बनाए रखने के लिए:
- पर्याप्त कॉपर मोटाई वाला PCB उपयोग करें।
- एक बड़े तांबे के तल या आंतरिक ग्राउंड प्लेन से जुड़े हीट सिंक पैड का उपयोग करें, और कई थर्मल वाया के माध्यम से कनेक्ट करें।
- डेरेटिंग कर्व का पालन करें। यदि सोल्डर जॉइंट पर पीसीबी तापमान 80°C तक पहुंचने की उम्मीद है, तो अधिकतम निरंतर करंट को 20mA के पूर्ण अधिकतम मान से तदनुसार कम किया जाना चाहिए।
8.3 ऑप्टिकल इंटीग्रेशन
120° व्यूइंग एंगल विस्तृत क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयुक्त है। अधिक केंद्रित प्रकाश किरणों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, द्वितीयक ऑप्टिकल घटक (लेंस, लाइट गाइड प्लेट) की आवश्यकता हो सकती है। लाइट गाइड प्लेट या डिफ्यूज़र डिजाइन करते समय, वांछित अंतिम रंग प्रभाव प्राप्त करने के लिए आइस ब्लू के क्रोमैटिसिटी कोऑर्डिनेट्स पर विचार किया जाना चाहिए।
9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
सामान्य PLCC-2 LED की तुलना में, यह उपकरण ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है:
- विश्वसनीयता:AEC-Q101 प्रमाणन में कठोर तनाव परीक्षण (उच्च तापमान भंडारण, तापमान चक्र, आर्द्रता, आदि) शामिल हैं, जो वाणिज्यिक-ग्रेड घटकों के लिए आवश्यक नहीं हैं।
- विस्तारित तापमान सीमा:+110°C तक का कार्य परिवेश तापमान, जो वाणिज्यिक LED की विशिष्ट +85°C सीमा से अधिक है, वाहनों में गर्मी स्रोतों के निकट स्थानों के लिए आवश्यक है।
- नियंत्रित बिनिंग:विस्तृत तीव्रता और रंग बिनिंग स्थिरता सुनिश्चित करती है, जो कम लागत वाले विकल्पों में कम मांगी जाती है या अनुपस्थित होती है।
- ESD रोबस्टनेस:8kV HBM ESD रेटिंग निर्माण और हैंडलिंग प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति के लिए उच्च सुरक्षा मार्जिन प्रदान करती है।
10. सामान्य प्रश्न (FAQ)
10.1 अनुशंसित ऑपरेटिंग करंट क्या है?
टाइपिकल ऑपरेटिंग करंट 10mA है। यह न्यूनतम 2mA से लेकर पूर्ण अधिकतम 20mA के बीच काम कर सकता है, लेकिन 10mA पर संचालन चमक, दक्षता और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के बीच सर्वोत्तम संतुलन प्रदान करता है।
10.2 उचित करंट-सीमित रोकनेवाला (लिमिटिंग रेसिस्टर) कैसे चुनें?
ओम के नियम का उपयोग करें: R = (Vपावर सप्लाई- VF) / IF। डेटाशीट में अधिकतम V का उपयोग करेंF(3.75V) सबसे खराब स्थिति के डिजाइन के लिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि धारा कभी भी वांछित मूल्य से अधिक न हो। 12V आपूर्ति और 10mA लक्ष्य के लिए: R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825Ω। अगले उच्च मानक मूल्य (जैसे 820Ω या 1kΩ) का उपयोग करें, और प्रतिरोध में शक्ति अपव्यय की गणना करें (P = I2R)।
10.3 थर्मल मैनेजमेंट (ऊष्मा प्रबंधन) इतना महत्वपूर्ण क्यों है?
उच्च जंक्शन तापमान सीधे तीन समस्याओं का कारण बनता है: 1)प्रकाश उत्पादन में कमी:प्रकाश उत्पादन में कमी। 2)रंग विस्थापन:उत्सर्जित रंग परिवर्तित हो सकता है।3)त्वरित उम्र बढ़ना:LED की आयु घातीय रूप से कम हो जाती है। निर्दिष्ट प्रदर्शन बनाए रखने के लिए PCB के माध्यम से उचित ताप अपव्यय आवश्यक है।
10.4 क्या एकाधिक LED को श्रृंखला या समानांतर में जोड़ा जा सकता है?
श्रृंखला कनेक्शनयह आमतौर पर पसंदीदा विकल्प है क्योंकि सभी एलईडी समान धारा वहन करते हैं, जिससे चमक एक समान रहती है। बिजली आपूर्ति का वोल्टेज सभी VF मानों से अधिक होना चाहिए। समानांतर कनेक्शनप्रत्येक एलईडी के लिए अलग करंट-सीमित रोकनेवाला के बिना इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है, क्योंकि VFछोटे परिवर्तन भी महत्वपूर्ण धारा असंतुलन पैदा कर सकते हैं, जिससे चमक में असमानता और व्यक्तिगत LED के अधिभारित होने की संभावना होती है।
11. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी
11.1 ऑटोमोटिव डैशबोर्ड स्विच बैकलाइटिंग
दृश्य:डैशबोर्ड पर एक पंक्ति में लगे 5 समान बटन स्विच के लिए बैकलाइट डिज़ाइन करें।
- डिज़ाइन लक्ष्य:सभी बटनों पर समान, ठंडी नीली रोशनी।
- कार्यान्वयन योजना:
- LED चयन:पार्ट नंबर 67-11-IB0100L-AM निर्दिष्ट करें, और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सख्त रंग ग्रेडिंग (जैसे CM2) और विशिष्ट ल्यूमिनस तीव्रता ग्रेडिंग (जैसे T1: 280-355 mcd) का चयन करें।
- सर्किट:सभी 5 एलईडी को श्रृंखला में जोड़ें, और उन्हें 10mA पर सेट एकल कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर से कनेक्ट करें। मान लें कि विशिष्ट VF为3.1V,驱动器需要输出顺从电压 > 15.5V(5 * 3.1V)。12V汽车电源不足,因此需要升压转换器或从稳压更高电压(例如18V)工作的驱动器。
- PCB लेआउट:प्रत्येक LED को सीधे उसके संबंधित स्विच डिफ्यूज़र के पीछे रखें। PCB पैड को सख्ती से अनुशंसित पैड लेआउट के अनुसार डिज़ाइन करें। प्रत्येक LED के थर्मल पैड को बोर्ड पर समर्पित कॉपर पोर क्षेत्र से जोड़ें, और गर्मी अपव्यय के लिए कई थर्मल वाया के माध्यम से आंतरिक ग्राउंड लेयर से कनेक्ट करें।
- सत्यापन:असेंबली के बाद, उच्च परिवेश तापमान कक्ष (जैसे +85°C) में संचालन के दौरान, एक एलईडी के निकट पैड तापमान मापें। मापे गए T के तहत, 10mA धारा अभी भी सुरक्षित है या नहीं, इसे सत्यापित करने के लिए डेरेटिंग कर्व का उपयोग करें।S.
12. कार्य सिद्धांत
यह एक अर्धचालक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) है। जब एनोड और कैथोड के बीच इसके बैंडगैप ऊर्जा से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल अर्धचालक चिप (आमतौर पर नीले/सफेद/आइस ब्लू रंग के लिए InGaN सामग्री पर आधारित) के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। अर्धचालक परतों की विशिष्ट संरचना उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) निर्धारित करती है। प्लास्टिक PLCC पैकेज चिप की सुरक्षा करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, और एक ढला हुआ लेंस शामिल होता है जो 120° के दृश्य कोण को प्राप्त करने के लिए प्रकाश आउटपुट को आकार देता है।
13. प्रौद्योगिकी रुझान
इस प्रकार के LED के विकास को ऑटोमोटिव और सामान्य प्रकाश व्यवस्था उद्योगों में कई प्रमुख रुझानों द्वारा प्रेरित किया जा रहा है:
- दक्षता वृद्धि (lm/W):निरंतर सामग्री विज्ञान सुधारों का लक्ष्य प्रति इकाई विद्युत इनपुट शक्ति (वाट) अधिक प्रकाश उत्पादन (लुमेन) प्राप्त करना है, जिससे ऊर्जा खपत और तापीय भार कम होता है।
- उच्च विश्वसनीयता और जीवनकाल:पैकेजिंग सामग्री, चिप माउंटिंग तकनीक और फॉस्फर तकनीक (सफेद एलईडी के लिए) में प्रगति ने MTBF मूल्यों को लगातार बढ़ाया है, जो अब 50,000 घंटे से अधिक है।
- लघुरूपण:छोटे और सघन इलेक्ट्रॉनिक घटकों की मांग ने उच्च या बेहतर प्रकाश उत्पादन बनाए रखते हुए छोटे पैकेजिंग रूपों (जैसे चिप-स्केल पैकेज) में एलईडी के विकास को प्रेरित किया है।
- स्मार्ट एवं अनुकूली प्रकाश व्यवस्था:नियंत्रण प्रणालियों के साथ एकीकरण, जिससे गतिशील प्रकाश प्रभाव, डिमिंग और रंग तापमान समायोजन संभव हो, अब अधिक सामान्य होता जा रहा है, हालांकि इसमें आमतौर पर अधिक जटिल एलईडी ड्राइवर आईसी शामिल होते हैं, न कि एलईडी घटक स्वयं।
- सख्त गुणवत्ता मानक:AEC-Q102 (ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए अलग फोटोइलेक्ट्रिक अर्धचालकों का अधिक विशिष्ट मानक) जैसे मानकों को अपनाना, ऑटोमोटिव घटकों के लिए अधिक विशिष्ट और कठोर परीक्षण की ओर रुझान का प्रतिनिधित्व करता है।
एलईडी विनिर्देश शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य मापदंड
| 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 अधिक ऊर्जा दक्षता। | यह सीधे तौर पर प्रकाश उपकरण की ऊर्जा दक्षता रेटिंग और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (ल्यूमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश जुड़नार पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| Viewing Angle | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश तीव्रता आधी हो जाती है, जो प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और समरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (केल्विन), 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। |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को प्रदर्शित करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंग सटीकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों के लिए उपयोग किया जाता है। |
| Color Fidelity (SDCM) | मैकएडम दीर्घवृत्त चरण, जैसे "5-step" | रंग स्थिरता का मात्रात्मक मापक, चरण संख्या जितनी कम होगी, रंग उतना ही अधिक सुसंगत होगा। | एक ही बैच के दीपकों के रंग में कोई अंतर नहीं होने की गारंटी। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), उदाहरण के लिए 620nm (लाल) | रंगीन एलईडी रंगों के संगत तरंगदैर्ध्य मान। | लाल, पीला, हरा आदि एकवर्णी एलईडी के रंगतान (ह्यू) को निर्धारित करता है। |
| Spectral Distribution | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण को दर्शाता है। | रंग प्रतिपादन और रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन विचार |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (Forward Voltage) | Vf | एलईडी को प्रकाशित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड"। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥Vf होना चाहिए, कई एलईडी को श्रृंखला में जोड़ने 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 स्पंद धारा (Pulse Current) | Ifp | डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग किया जाने वाला शीर्ष करंट जिसे थोड़े समय के लिए सहन किया जा सकता है। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति होगी। |
| रिवर्स वोल्टेज (Reverse Voltage) | Vr | LED सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, इससे अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से बचाव आवश्यक है। |
| थर्मल रेजिस्टेंस (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर पॉइंट तक गर्मी के प्रवाह में प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय को दर्शाता है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए अधिक मजबूत ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इम्यूनिटी (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) प्रतिरोध, उच्च मान का अर्थ है स्थैतिक बिजली से क्षति की कम संभावना। | उत्पादन में, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक सुरक्षा उपाय करना आवश्यक है। |
तीन, थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, 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" की सीधी परिभाषा। |
| लुमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| रंग विस्थापन (Color Shift) | Δu′v′ या मैकएडम अंडाकार | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
चार। पैकेजिंग और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, Ceramic | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिक 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। | फ्लिप-चिप बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता प्रदान करता है, जो उच्च शक्ति के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | ब्लू एलईडी चिप पर लगाया जाता है, जो प्रकाश के एक भाग को पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित कर देता है और सफेद प्रकाश बनाने के लिए मिश्रित होता है। | विभिन्न फॉस्फोरस प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | प्लानर, माइक्रोलेंस, टोटल इंटरनल रिफ्लेक्शन | प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने के लिए पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
पाँच, गुणवत्ता नियंत्रण और श्रेणीकरण
| शब्दावली | श्रेणीकरण 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 समूहीकरण। | ड्राइविंग पावर स्रोत के साथ मिलान करने में सुविधा, सिस्टम दक्षता में सुधार। |
| रंग विभेदीकरण श्रेणी | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकृत करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग एक अत्यंत सीमित सीमा के भीतर आते हैं। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश साधन के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| रंग तापमान श्रेणीकरण | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह की अपनी 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 | ल्यूमेन रखरखाव परीक्षण | निरंतर तापमान परिस्थितियों में लंबे समय तक जलाकर, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड किया जाता है। | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयोजन में)। |
| TM-21 | जीवनकाल प्रक्षेपण मानक | Estimating lifespan under actual usage conditions based on LM-80 data. | Providing scientific life prediction. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Optical, electrical, and thermal test methods are covered. | उद्योग द्वारा स्वीकृत परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | सुनिश्चित करें कि उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) न हों। | अंतर्राष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | आमतौर पर सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |