सामग्री सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार
- 2. तकनीकी विशिष्टताओं का विस्तृत विवरण
- 2.1 प्रकाशमिति एवं प्रकाशिकीय गुण
- 2.2 Electrical Parameters
- 2.3 Thermal and Environmental Specifications
- 3. ग्रेडिंग सिस्टम स्पष्टीकरण स्पेसिफिकेशन दस्तावेज़ बताता है कि यह उपकरण "प्रकाश तीव्रता के अनुसार ग्रेडेड" है। इसका मतलब है कि एक ग्रेडिंग प्रणाली लागू की गई है, जो संभवतः मानक परीक्षण स्थितियों (IF=1mA) के तहत मापी गई औसत प्रकाश तीव्रता (Iv) पर आधारित है। ग्रेडिंग समान प्रकाश उत्पादन स्तर वाले उपकरणों को समूहों में बांटेगी (उदाहरण के लिए, 200-350 μcd, 350-500 μcd, 500-650 μcd)। यह डिजाइनरों को मल्टी-डिजिट डिस्प्ले या उन अनुप्रयोगों के लिए समान चमक वाले उपकरणों का चयन करने की अनुमति देता है जिनके लिए चमक मिलान की सख्त आवश्यकता होती है। स्पेसिफिकेशन में निर्दिष्ट 2:1 अधिकतम प्रकाश तीव्रता मिलान अनुपात एकल उपकरण के आंतरिक प्रदर्शन की गारंटी है, जबकि ग्रेडिंग कई उपकरणों के बीच एकरूपता सुनिश्चित करती है। 4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 4.2 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट
- 4.3 प्रकाश तीव्रता बनाम परिवेश तापमान
- 4.4 स्पेक्ट्रम वितरण
- 5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी
- 5.1 Dimensions and Outline Drawing
- 5.2 Pin Definition and Polarity Identification
- 5.3 आंतरिक सर्किट आरेख
- 6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
- 6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग पैरामीटर्स
- 6.2 सावधानियाँ एवं संचालन
- 6.3 भंडारण की शर्तें
- 7. अनुप्रयोग सुझाव
- 7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ
- 7.2 करंट सीमित प्रतिरोधक गणना
- 7.3 डिज़ाइन विचार
- 8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
- 9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
- 10. वास्तविक डिज़ाइन एवं उपयोग केस
- 11. कार्य सिद्धांत संक्षिप्त परिचय
- 12. तकनीकी रुझान और पृष्ठभूमि
1. उत्पाद अवलोकन
LTS-4801JD एक उच्च-प्रदर्शन, एकल-अंकीय, सात-खंड डिजिटल डिस्प्ले मॉड्यूल है, जो स्पष्ट और चमकीले डिजिटल रीडआउट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य स्वतंत्र रूप से एड्रेस करने योग्य एलईडी खंडों का उपयोग करके, संख्याओं 0-9 और कुछ अक्षरों को सहजता से प्रदर्शित करना है। यह उपकरण विश्वसनीय डिज़ाइन के साथ बनाया गया है और विभिन्न प्रकार की इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में एकीकृत करना आसान है।
1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार
यह डिस्प्ले कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है और विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है। इसके मुख्य लाभों में शामिल हैं: उत्कृष्ट वर्ण उपस्थिति, सुसंगत और समान खंड; उच्च चमक और कंट्रास्ट, जो उज्ज्वल वातावरण में भी शानदार दृश्यता सुनिश्चित करते हैं; और एक विस्तृत देखने का कोण, जो विभिन्न स्थितियों से स्पष्ट रीडिंग की गारंटी देता है। इसके अतिरिक्त, इसमें कम बिजली की खपत और ठोस-राज्य विश्वसनीयता है, जो लंबे जीवनकाल और उच्च ऊर्जा दक्षता में योगदान करती है। यह उपकरण ल्यूमिनस तीव्रता के अनुसार ग्रेड किया गया है, जो चमक स्तर की एकरूपता सुनिश्चित करता है। लक्षित बाजारों में औद्योगिक नियंत्रण पैनल, परीक्षण और माप उपकरण, उपभोक्ता उपकरण, ऑटोमोटिव डैशबोर्ड (सहायक प्रदर्शन) और कोई भी एम्बेडेड सिस्टम शामिल है जिसे कॉम्पैक्ट, विश्वसनीय डिजिटल डिस्प्ले की आवश्यकता होती है।
2. तकनीकी विशिष्टताओं का विस्तृत विवरण
LTS-4801JD का प्रदर्शन सटीक विद्युत और प्रकाशीय मापदंडों की एक श्रृंखला द्वारा परिभाषित किया गया है, जिन पर डिजाइनरों को सही कार्यान्वयन सुनिश्चित करने के लिए विचार करना चाहिए।
2.1 प्रकाशमिति एवं प्रकाशिकीय गुण
इसके कार्य की कुंजी इसकी प्रकाशिक क्षमता है। यह उपकरण एक AlInGaP (अल्युमिनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड) अल्ट्रा-रेड LED चिप का उपयोग करता है। 1mA के फॉरवर्ड करंट (IF) पर, इसकी विशिष्ट औसत ल्यूमिनस इंटेंसिटी (Iv) 200 से 650 माइक्रोकैंडेला (μcd) होती है। रंग पीक एमिशन वेवलेंथ (λp) 650 नैनोमीटर (nm) और डोमिनेंट वेवलेंथ (λd) 639 नैनोमीटर द्वारा परिभाषित किया जाता है, दोनों IF=20mA पर मापे गए हैं। स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ) 20 नैनोमीटर है, जो अपेक्षाकृत शुद्ध लाल प्रकाश रंग को दर्शाता है। सेगमेंट्स के बीच ल्यूमिनस इंटेंसिटी मैचिंग अनुपात अधिकतम 2:1 है, जो पूरे डिजिटल डिस्प्ले में एक समान और सुसंगत उपस्थिति सुनिश्चित करता है।
2.2 Electrical Parameters
विद्युत विनिर्देश उपकरण के सुरक्षित और प्रभावी संचालन को सुनिश्चित करते हैं। पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स परिचालन सीमाएं परिभाषित करती हैं: प्रति सेगमेंट पावर डिसिपेशन 70mW है; प्रति सेगमेंट पीक फॉरवर्ड करंट 90mA (ड्यूटी साइकिल 1/10, पल्स चौड़ाई 0.1ms) है; 25°C पर, प्रति सेगमेंट निरंतर फॉरवर्ड करंट 25mA है, और तापमान में प्रत्येक 1°C वृद्धि पर 0.33 mA/°C की रैखिक डिरेटिंग आवश्यक है। प्रति सेगमेंट अधिकतम रिवर्स वोल्टेज 5V है। विशिष्ट परिचालन स्थितियों (Ta=25°C, IF=20mA) के तहत, प्रति सेगमेंट फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) की सीमा 2.1V से 2.6V तक है। VR=5V पर, रिवर्स करंट (IR) अधिकतम 100 μA है।
2.3 Thermal and Environmental Specifications
यह उपकरण -35°C से +85°C के कार्यशील तापमान सीमा में संचालित होता है, और भंडारण तापमान सीमा भी यही है। यह व्यापक सीमा इसे उन वातावरणों के लिए उपयुक्त बनाती है जहां तापमान में उल्लेखनीय परिवर्तन होता है। सोल्डरिंग तापमान रेटिंग निर्दिष्ट करती है कि माउंटिंग रेफरेंस प्लेन से 0.116 इंच (लगभग 2.95 मिमी) नीचे, उपकरण 3 सेकंड के लिए 260°C के उच्च तापमान का सामना कर सकता है, जो असेंबली प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है।
3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण
डेटाशीट बताती है कि उपकरण "ल्यूमिनस इंटेंसिटी द्वारा ग्रेडेड" है। इसका मतलब है कि एक ग्रेडिंग सिस्टम लागू किया गया है, जो संभवतः मानक परीक्षण स्थितियों (IF=1mA) के तहत मापी गई औसत ल्यूमिनस इंटेंसिटी (Iv) पर आधारित है। ग्रेडिंग समान प्रकाश उत्पादन स्तर वाले उपकरणों को समूहों में बांटती है (उदाहरण के लिए, 200-350 μcd, 350-500 μcd, 500-650 μcd)। यह डिजाइनरों को मल्टी-डिजिट डिस्प्ले या ऐसे अनुप्रयोगों के लिए समान चमक वाले उपकरण चुनने में सक्षम बनाता है जहां चमक मिलान सख्ती से आवश्यक है। डेटाशीट में निर्दिष्ट 2:1 अधिकतम ल्यूमिनस इंटेंसिटी मिलान अनुपात एकल उपकरण के आंतरिक प्रदर्शन की गारंटी है, जबकि ग्रेडिंग कई उपकरणों के बीच एकरूपता सुनिश्चित करती है।
4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण
हालांकि प्रदान की गई स्पेसिफिकेशन शीट एक्सर्प्ट "टाइपिकल इलेक्ट्रिकल/ऑप्टिकल करैक्टरिस्टिक कर्व्स" का उल्लेख करती है, लेकिन इस प्रकार के डिवाइस के लिए विशिष्ट कर्व्स डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण प्रमुख संबंधों को ग्राफिक रूप से प्रदर्शित करेंगे।
4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
एक टिपिकल I-V कर्व AlInGaP LED चिप में फॉरवर्ड करंट (IF) और फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) के बीच एक्सपोनेंशियल रिलेशन दिखाएगा। कर्व लगभग 1.8V-2.0V पर स्पष्ट रूप से कंडक्ट करना शुरू करता है और सामान्य ऑपरेटिंग रेंज (जैसे 5-30mA) में अपेक्षाकृत तीव्र ढलान प्रदर्शित करता है, 20mA पर VF टिपिकल 2.1V-2.6V तक बढ़ जाता है। करंट-लिमिटिंग सर्किट डिजाइन करने के लिए यह कर्व महत्वपूर्ण है।
4.2 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट
यह वक्र चमक नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण है। यह आमतौर पर दर्शाता है कि, अत्यधिक उच्च धारा पर संतृप्ति होने से पहले, चमकदार तीव्रता (Iv) एक काफी बड़ी सीमा में अग्र धारा (IF) के साथ लगभग रैखिक रूप से बढ़ती है। इस रेखा का ढलान दक्षता (लुमेन प्रति वाट या कैंडेला प्रति एम्पीयर) निर्धारित करता है। डिजाइनर आवश्यक चमक स्तर प्राप्त करने के लिए आवश्यक कार्यशील धारा का चयन करने के लिए इस वक्र का उपयोग करते हैं।
4.3 प्रकाश तीव्रता बनाम परिवेश तापमान
LED का प्रकाश उत्पादन जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाता है। डेरेटिंग वक्र परिवेश तापमान (Ta) या जंक्शन तापमान (Tj) में परिवर्तन के साथ सापेक्ष चमकदार तीव्रता के संबंध को प्रदर्शित करेगा। AlInGaP LED के लिए, तापमान बढ़ने के साथ, उत्पादन में उल्लेखनीय गिरावट हो सकती है, जिसे तापीय प्रबंधन और उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए डिजाइन में अवश्य ध्यान में रखा जाना चाहिए।
4.4 स्पेक्ट्रम वितरण
स्पेक्ट्रल पावर डिस्ट्रीब्यूशन ग्राफ 650 नैनोमीटर की चरम तरंगदैर्ध्य के आसपास उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर सापेक्ष तीव्रता दिखाएगा। 20 नैनोमीटर की स्पेक्ट्रल हाफ-विड्थ इंगित करती है कि यह चरम अपनी अधिकतम तीव्रता की आधी चौड़ाई पर है, जो लाल प्रकाश की एकवर्णी प्रकृति की पुष्टि करता है।
5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी
LTS-4801JD की भौतिक संरचना उसके यांत्रिक एकीकरण के लिए परिभाषित की गई है।
5.1 Dimensions and Outline Drawing
इस पैकेज का कैरेक्टर हाइट 0.39 इंच (10.0 मिमी) है। विस्तृत आयामी चित्र (डेटाशीट में संदर्भित) पैकेज की कुल लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, विभिन्न सेगमेंट के आयाम और रिक्ति, पिन पिच और लंबाई, तथा दाईं ओर दशमलव बिंदु की स्थिति को निर्दिष्ट करता है। जब तक अन्यथा न कहा गया हो, सभी आयाम मिलीमीटर में हैं और मानक सहनशीलता ±0.25 मिमी है। यह चित्र PCB पैकेज बनाने और हाउजिंग के अंदर सही स्थापना सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
5.2 Pin Definition and Polarity Identification
यह डिवाइस 10-पिन कॉन्फ़िगरेशन में आता है। इसमें कॉमन एनोड आर्किटेक्चर है, जिसका अर्थ है कि सभी LED सेगमेंट के एनोड आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं और एक विशिष्ट पिन पर निकाले गए हैं। पिन कनेक्शन इस प्रकार हैं: पिन 3 और पिन 8 कॉमन एनोड हैं (आंतरिक रूप से जुड़े हुए)। प्रत्येक सेगमेंट का कैथोड अलग-अलग पिन पर स्थित है: पिन 1 (सेगमेंट G), पिन 2 (सेगमेंट F), पिन 4 (सेगमेंट E), पिन 5 (सेगमेंट D), पिन 6 (DP, दशमलव बिंदु), पिन 7 (सेगमेंट C), पिन 9 (सेगमेंट B), पिन 10 (सेगमेंट A)। पिन नंबरिंग और पिन 1 की स्थिति यांत्रिक चित्र से पहचानी जानी चाहिए। "Rt. Hand Decimal" विवरण पुष्टि करता है कि दशमलव बिंदु अंक के दाईं ओर स्थित है।
5.3 आंतरिक सर्किट आरेख
संदर्भित आंतरिक सर्किट आरेख कॉमन एनोड कॉन्फ़िगरेशन को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। यह एक सामान्य नोड (एनोड) दिखाएगा जो सकारात्मक बिजली आपूर्ति से जुड़ा है, जबकि प्रत्येक सेगमेंट के एलईडी (A से G, और DP) का कैथोड एक अलग पिन से जुड़ा है। किसी विशेष सेगमेंट को प्रकाशित करने के लिए, उसके संबंधित कैथोड पिन को निम्न स्तर (करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से ग्राउंड) पर ड्राइव किया जाना चाहिए, जबकि कॉमन एनोड उच्च स्तर पर रखा जाता है।
6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
उपकरण की अखंडता बनाए रखने के लिए उचित हैंडलिंग आवश्यक है।
6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग पैरामीटर्स
प्रदान किया गया महत्वपूर्ण पैरामीटर अधिकतम वेल्डिंग तापमान है: 260°C पर 3 सेकंड के लिए, माप बिंदु माउंटिंग रेफरेंस प्लेन से 0.116 इंच (2.95 मिमी) नीचे स्थित है। यह एक विशिष्ट लीड-फ्री रिफ्लो प्रोफाइल (जैसे IPC/JEDEC J-STD-020) के अनुरूप है। एक मानक रिफ्लो प्रोफाइल का उपयोग किया जाना चाहिए, जिसमें प्रीहीट ज़ोन, तेजी से गर्म होने वाला क्षेत्र, पीक तापमान क्षेत्र (निर्दिष्ट समय में 260°C से अधिक नहीं) और नियंत्रित कूलिंग ज़ोन शामिल हों। यह प्रोफाइल यह सुनिश्चित करनी चाहिए कि पैकेज लीड पर तापमान पूर्ण अधिकतम मूल्य से अधिक न हो।
6.2 सावधानियाँ एवं संचालन
संचालन और असेंबली के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) निवारक उपायों का पालन किया जाना चाहिए, क्योंकि LED चिप्स इलेक्ट्रोस्टैटिक निर्वहन के प्रति संवेदनशील होते हैं। लीड या प्लास्टिक पैकेज पर यांत्रिक तनाव लगाने से बचें। वेल्डिंग के बाद की सफाई पैकेज सामग्री (संभवतः एपॉक्सी) के साथ संगत विधि का उपयोग करके की जानी चाहिए।
6.3 भंडारण की शर्तें
उपकरण को निर्दिष्ट भंडारण तापमान सीमा -35°C से +85°C के भीतर संग्रहित किया जाना चाहिए। नमी अवशोषण और स्थैतिक बिजली क्षति को रोकने के लिए, घटकों को कम आर्द्रता वाले वातावरण में और उपयोग के लिए तैयार होने तक एंटीस्टैटिक पैकेजिंग में संग्रहित करने की सिफारिश की जाती है।
7. अनुप्रयोग सुझाव
7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ
LTS-4801JD जैसे कॉमन एनोड डिस्प्ले के लिए, सबसे आम ड्राइविंग विधि मल्टीप्लेक्सिंग है, खासकर जब कई अंकों का उपयोग किया जाता है। माइक्रोकंट्रोलर या समर्पित डिस्प्ले ड्राइव IC प्रत्येक अंक के कॉमन एनोड को बारी-बारी से पावर देता है, जबकि उस अंक पर जलने वाले सेगमेंट के लिए कैथोड पैटर्न आउटपुट करता है। यह विधि I/O पिन बचाती है। एकल अंक अनुप्रयोगों के लिए, एक सरल स्टेटिक ड्राइव का उपयोग किया जा सकता है: कॉमन एनोड पिन (3 और 8) को पूरे डिस्प्ले के लिए एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से सकारात्मक पावर वोल्टेज (Vcc) से कनेक्ट करें, और प्रत्येक कैथोड पिन (A-G, DP) को माइक्रोकंट्रोलर I/O पिन या ड्राइव ट्रांजिस्टर से कनेक्ट करें। प्रत्येक I/O पिन को उसके संबंधित सेगमेंट के लिए श्रृंखला में एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर की आवश्यकता होती है।
7.2 करंट सीमित प्रतिरोधक गणना
करंट लिमिटिंग रेसिस्टर का मान अत्यंत महत्वपूर्ण है। इसकी गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जा सकती है: R = (Vcc - VF) / IF। उदाहरण के लिए, यदि Vcc 5V है, सामान्य VF 2.6V है, और वांछित IF 20mA है: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 ओम। रेसिस्टर की रेटेड पावर कम से कम P = (IF)^2 * R = (0.020)^2 * 120 = 0.048W होनी चाहिए, इसलिए एक मानक 1/8W (0.125W) या 1/4W रेसिस्टर पर्याप्त है।
7.3 डिज़ाइन विचार
चमक नियंत्रण:चमक को निर्दिष्ट सीमा के भीतर फॉरवर्ड करंट (IF) को बदलकर समायोजित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए प्रतिरोध मान बदलकर या ड्राइविंग सिग्नल पर PWM (पल्स-विड्थ मॉड्यूलेशन) का उपयोग करके। PWM डिमिंग के लिए बहुत प्रभावी है।
देखने का कोण:व्यापक दृष्टिकोण फायदेमंद है, लेकिन अंतिम उत्पाद में डिस्प्ले को स्थित करते समय मुख्य देखने की दिशा पर विचार करना आवश्यक है।
थर्मल प्रबंधन:हालांकि बिजली की खपत कम है, लेकिन यदि कई डिस्प्ले का उपयोग किया जा रहा है या उच्च तापमान वाले वातावरण में संचालित किया जा रहा है, तो चमक में कमी को रोकने और सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करना चाहिए।
कंट्रास्ट एन्हांसमेंट:ग्रे पैनल और सफेद सेगमेंट अंतर्निहित कंट्रास्ट प्रदान करते हैं। इष्टतम पठनीयता के लिए, विशेष रूप से उज्ज्वल परिवेशी प्रकाश में, कंट्रास्ट को और बढ़ाने के लिए मॉनिटर के चारों ओर गहरे रंग की बॉर्डर या फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है।
8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
LTS-4801JD मुख्य रूप से अपनाई गई AlInGaP तकनीक और विशिष्ट प्रदर्शन विशेषताओं के माध्यम से विभेदीकरण प्राप्त करता है।
AlInGaP बनाम अन्य LED तकनीकें:पारंपरिक GaAsP या GaP लाल LED की तुलना में, AlInGaP LED में काफी अधिक दीप्त दक्षता (प्रति यूनिट विद्युत शक्ति अधिक प्रकाश उत्पादन), बेहतर तापमान स्थिरता और अधिक संतृप्त "सुपर" लाल रंग होता है। फिल्टर का उपयोग करने वाली नई उच्च-शक्ति वाली सफेद LED की तुलना में, यह उपकरण सरल है, कम जटिल ड्राइवर सर्किट की आवश्यकता होती है, और सीधे शुद्ध, कुशल लाल प्रकाश प्रदान करता है।
सात-खंड डिस्प्ले (Seven-Segment Display) के क्षेत्र में:इसकी 0.39 इंच की कैरेक्टर हाइट इसे पैनल-माउंटेड मीटर के सामान्य आकार वर्ग में रखती है। सूचीबद्ध मुख्य प्रतिस्पर्धात्मक लाभों में इसके निरंतर और समान सेगमेंट (स्वच्छ उपस्थिति), उच्च चमक और कंट्रास्ट, और ल्यूमिनस इंटेंसिटी ग्रेडिंग (सुसंगतता सुनिश्चित करना) शामिल हैं। कम बिजली की आवश्यकता बैटरी से चलने वाले उपकरणों के लिए भी एक लाभ है।
9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
Q1: दो कॉमन एनोड पिन (पिन 3 और पिन 8) क्यों हैं?
A1: दो पिन का उपयोग करके कॉमन कनेक्शन बनाना कुल एनोड करंट (सभी जलने वाले सेगमेंट के करंट का योग) को वितरित करने में मदद करता है। यह एकल पिन और PCB ट्रेस पर करंट डेंसिटी को कम करता है, जिससे विश्वसनीयता बढ़ती है। वे आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं, इसलिए सर्किट में केवल एक को जोड़ना पर्याप्त है, लेकिन बेहतर प्रदर्शन के लिए दोनों को जोड़ने की सलाह दी जाती है।
Q2: क्या मैं इस डिस्प्ले को बिना करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के, सीधे 3.3V माइक्रोकंट्रोलर से ड्राइव कर सकता हूं?
A2: नहीं। आपको हमेशा प्रत्येक सेगमेंट के लिए करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर (या कॉन्स्टेंट करंट सोर्स) का उपयोग करना चाहिए। फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) आमतौर पर 2.1V-2.6V होता है। 3.3V को माइक्रोकंट्रोलर पिन के माध्यम से सीधे LED से जोड़ने से, LED के माध्यम से अनियंत्रित और संभावित रूप से हानिकारक करंट प्रवाहित करने का प्रयास होगा, क्योंकि एकमात्र प्रतिरोध MCU पिन और LED का आंतरिक प्रतिरोध होगा, जो बहुत कम होता है।
Q3: "25°C से रैखिक रूप से कम होने वाला" निरंतर फॉरवर्ड करंट का क्या अर्थ है?
A3: इसका अर्थ है कि जब परिवेश का तापमान 25°C से अधिक हो जाता है, तो अधिकतम अनुमत निरंतर अग्र धारा कम हो जाती है। डेरेटिंग कारक 0.33 mA/°C है। उदाहरण के लिए, 50°C पर (संदर्भ तापमान से 25°C अधिक), अधिकतम धारा 25mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 25mA - 8.25mA = 16.75mA होगी। यह अत्यधिक गर्म होने से बचाता है और विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है।
Q4: 2:1 के प्रकाश तीव्रता मिलान अनुपात को कैसे समझें?
A4: इसका अर्थ है कि एकल LTS-4801JD इकाई के भीतर, समान स्थितियों (IF=1mA) में मापने पर, सबसे मंद खंड की चमक सबसे चमकीले खंड की चमक के आधे से कम नहीं होगी। यह पूर्ण संख्यात्मक प्रदर्शन की दृश्य समरूपता सुनिश्चित करता है।
10. वास्तविक डिज़ाइन एवं उपयोग केस
केस: एक साधारण डिजिटल वोल्टमीटर रीडिंग डिस्प्ले डिज़ाइन करना
एक डिज़ाइनर 0.0V से 19.9V तक प्रदर्शित करने के लिए एक कॉम्पैक्ट डिजिटल वोल्टमीटर बना रहा है। उन्हें एक स्पष्ट, कम बिजली खपत वाला डिस्प्ले चाहिए। उन्होंने LTS-4801JD का चयन किया क्योंकि इसकी उच्च चमक और 0.39 इंच का आकार अपेक्षित उपयोग के लिए स्पष्ट और पठनीय है। तीन अंक प्रदर्शित करने के लिए तीन डिस्प्ले का उपयोग किया गया है। माइक्रोकंट्रोलर का ADC वोल्टेज पढ़ता है, इसे संख्यात्मक मान में परिवर्तित करता है, और एक मल्टीप्लेक्सिंग योजना के माध्यम से डिस्प्ले को चलाता है, जिसमें ट्रांजिस्टर ऐरे का उपयोग कॉमन एनोड को नियंत्रित करने के लिए और MCU के I/O पिन (श्रृंखला प्रतिरोधों के साथ) का उपयोग सेगमेंट कैथोड को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। दशमलव बिंदु को दिखाने के लिए मध्य अंक के दाईं ओर के दशमलव बिंदु का उपयोग किया जाता है। गहरे पैनल पर उच्च कंट्रास्ट के कारण AlInGaP लाल का चयन किया गया था। डिज़ाइनर ने 5V सिस्टम के लिए प्रतिरोध मानों की गणना की, प्रत्येक सेगमेंट को लगभग 15mA पर चलाने के लिए, जो कमरे के तापमान पर 25mA की निरंतर रेटिंग से काफी नीचे होते हुए भी पर्याप्त चमक प्रदान करता है।
11. कार्य सिद्धांत संक्षिप्त परिचय
LTS-4801JD अर्धचालक पदार्थों में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस के मूलभूत सिद्धांत पर कार्य करता है। AlInGaP चिप संरचना एक p-n जंक्शन बनाती है। जब जंक्शन थ्रेशोल्ड (लगभग 1.8-2.0V) से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-टाइप क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-टाइप क्षेत्र से होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं और वहां पुनर्संयोजित होते हैं। AlInGaP में, यह पुनर्संयोजन मुख्य रूप से लाल तरंगदैर्ध्य सीमा (लगभग 650 nm) में फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करता है। सात सेगमेंट (A से G) और दशमलव बिंदु (DP) में से प्रत्येक में पैकेज में एम्बेडेड एक या अधिक सूक्ष्म LED चिप होते हैं। कॉमन एनोड कॉन्फ़िगरेशन एकल सकारात्मक वोल्टेज स्रोत को सभी सेगमेंट को पावर देने की अनुमति देकर और आवश्यक सेगमेंट के कैथोड को ग्राउंड करके अलग-अलग नियंत्रण सक्षम करके बाहरी ड्राइविंग सर्किट को सरल बनाता है।
12. तकनीकी रुझान और पृष्ठभूमि
LTS-4801JD जैसे सेवन-सेगमेंट LED डिस्प्ले एक परिपक्व और अत्यधिक अनुकूलित डिस्प्ले तकनीक का प्रतिनिधित्व करते हैं। हालांकि डॉट-मैट्रिक्स OLED या TFT LCD जैसी नई तकनीकें अधिक लचीलापन (फुल ग्राफिक्स, मल्टी-कलर) प्रदान करती हैं, सेवन-सेगमेंट LED विशिष्ट क्षेत्रों में मजबूत लाभ बनाए रखते हैं: अत्यंत सरल ड्राइविंग सर्किट, बहुत उच्च चमक और कंट्रास्ट, सीधी धूप में उत्कृष्ट पठनीयता, व्यापक ऑपरेटिंग तापमान सीमा, और उत्कृष्ट दीर्घकालिक विश्वसनीयता (बैकलाइट विफलता नहीं)। इस क्षेत्र के भीतर रुझान इस डिवाइस में दिखाए गए AlInGaP जैसे उन्नत अर्धचालक पदार्थों का उपयोग करके उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन) प्राप्त करना, और स्वचालित असेंबली के लिए सरफेस-माउंट पैकेजिंग को अपनाना है। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए जहां मुख्य आवश्यकता लागत-प्रभावी, मजबूत और अत्यधिक स्पष्ट, आसानी से पठनीय संख्यात्मक प्रदर्शन है, वे अभी भी पसंदीदा समाधान बने हुए हैं।
LED विनिर्देशन शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की संपूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य संकेतक
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| दीप्त प्रभावकारिता (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 आमतौर पर "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 दायरे और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (Kelvin), jaise 2700K/6500K | Prakash ka rang garam ya thanda, kam maan peela/garam, adhik maan safed/thanda hota hai. | Prakash ke mahaul aur upyogit sthaan nirdharit karta hai. |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (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। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), उदाहरण के लिए 620nm (लाल) | Rang-bhedak LED ke rangon se sambandhit tarang lambai ke maan. | Laal, peela, hara aadi ek-rangi LED ke rang ka tone nirdharit karta hai. |
| स्पेक्ट्रम वितरण (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 | LED को चालू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड"। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज Vf से अधिक या बराबर होनी चाहिए, कई एलईडी श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाती 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। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति होगी। |
| 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 ऊष्मा प्रवाह का प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय दर्शाता है। | उच्च ऊष्मीय प्रतिरोध के लिए मजबूत ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन आवश्यक है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इम्यूनिटी (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) | प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक चमक कम होने में लगने वाला समय। | एलईडी के "उपयोगी जीवन" को सीधे परिभाषित करना। |
| लुमेन रखरखाव (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित उपयोग अवधि के बाद शेष रोशनी का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता का वर्णन करता है। |
| रंग विस्थापन (Color Shift) | Δu′v′ या मैकएडम दीर्घवृत्त | 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 प्रकाशिकी, ऊष्मीय इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC गर्मी प्रतिरोधी अच्छा, लागत कम; सिरेमिक हीट डिसिपेशन बेहतर, जीवनकाल लंबा। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंट, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था का तरीका। | Flip Chip में बेहतर हीट डिसिपेशन और उच्च ल्यूमिनस एफिशिएंसी 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 होता है और सफेद प्रकाश बनाने के लिए मिश्रित होता 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 ल्यूमेन मान होता है। | सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहीकृत करें। | Driver power supply ke saath anukoolan ko aasaan banaye, system efficiency badhaye. |
| Rang ke aadhaar par vargikaran | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकृत 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 | 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 संयुक्त)। |
| TM-21 | Life Extrapolation Standard | Estimating lifespan under actual operating 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 होने की पुष्टि करें। | अंतर्राष्ट्रीय बाज़ार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | सामान्यतः सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |