विषय-सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार
- 2. तकनीकी विशिष्टताएँ: गहन वस्तुनिष्ठ विश्लेषण
- 2.1 Absolute Maximum Ratings
- 2.2 Electro-Optical Characteristics
- 3. Binning System Explanation
- 3.1 Luminous Intensity Binning
- 3.2 Forward Voltage Binning
- 3.3 Chromaticity Coordinate Binning
- 4. परफॉर्मेंस कर्व एनालिसिस
- 4.1 Spectrum Distribution
- 4.2 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)
- 4.3 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट
- 4.4 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम एम्बिएंट टेम्परेचर
- 4.5 Forward Current Derating Curve
- 4.6 विकिरण आरेख
- 5. यांत्रिक और पैकेज सूचना
- 5.1 Package Dimensions
- 5.2 Polarity Identification
- 6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश
- 6.1 Current Limiting
- 6.2 Storage and Moisture Sensitivity
- 6.3 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल
- 6.4 हैंड सोल्डरिंग और रीवर्क
- 7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
- 7.1 टेप और रील विनिर्देश
- 7.2 लेबल स्पष्टीकरण
- 8. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार
- 8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- 8.2 डिज़ाइन संबंधी विचार
- 9. तकनीकी तुलना और विभेदन
- 10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
- 10.1 मुझे किस प्रतिरोधक मान का उपयोग करना चाहिए?
- 10.2 बोर्ड के गर्म होने पर प्रकाश उत्पादन कम क्यों हो जाता है?
- 10.3 क्या मैं इसे बिना रेसिस्टर के 3.3V आपूर्ति से चला सकता हूँ?
- 10.4 लेबल पर बिन कोड (CAT, HUE, REF) का क्या अर्थ है?
- 11. Practical Design and Usage Case
- 12. Operating Principle Introduction
- 13. Technology Trends
1. उत्पाद अवलोकन
The 16-216/T3D-AQ1R2TY/3T एक सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) LED है जो आधुनिक, कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह मोनो-कलर प्रकार का है, शुद्ध सफेद प्रकाश उत्सर्जित करता है, और Pb-free सामग्री का उपयोग करके निर्मित है, जो RoHS जैसे पर्यावरणीय नियमों के अनुपालन को सुनिश्चित करता है। इसका प्राथमिक लाभ इसके लघु आकार में निहित है, जो छोटे मुद्रित सर्किट बोर्ड (PCB) डिज़ाइन, उच्च घटक पैकिंग घनत्व को सुगम बनाता है, और अंततः अधिक कॉम्पैक्ट और हल्के अंतिम-उपयोगकर्ता उपकरणों के विकास में योगदान देता है।
1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार
इस एलईडी घटक के मुख्य लाभ इसके एसएमडी पैकेजिंग से उत्पन्न होते हैं। पारंपरिक लीड-फ्रेम एलईडी की तुलना में, यह पीसीबी पर महत्वपूर्ण स्थान बचाता है, भंडारण आवश्यकताओं को कम करता है, और स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली उपकरणों के साथ पूरी तरह से संगत है, जो उच्च-मात्रा विनिर्माण प्रक्रियाओं को सुव्यवस्थित करता है। यह मानक इन्फ्रारेड और वेपर फेज रीफ्लो सोल्डरिंग तकनीकों के साथ भी संगत है। ये विशेषताएं इसे उन अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती हैं जहां लघुकरण, वजन में कमी और स्वचालित उत्पादन महत्वपूर्ण हैं। इसके लक्षित बाजारों में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव इंटीरियर, दूरसंचार और सामान्य संकेतक/बैकलाइटिंग उपयोग शामिल हैं।
2. तकनीकी विशिष्टताएँ: गहन वस्तुनिष्ठ विश्लेषण
यह खंड डेटाशीट में परिभाषित एलईडी के विद्युत, प्रकाशीय और तापीय मापदंडों का विस्तृत, वस्तुनिष्ठ विश्लेषण प्रदान करता है। विश्वसनीय सर्किट डिजाइन के लिए इन सीमाओं और विशिष्ट प्रदर्शन आंकड़ों को समझना आवश्यक है।
2.1 Absolute Maximum Ratings
पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। ये सामान्य संचालन की स्थितियाँ नहीं हैं।
- रिवर्स वोल्टेज (VR): 5 V. रिवर्स बायस में इस वोल्टेज से अधिक होने पर जंक्शन ब्रेकडाउन हो सकता है।
- निरंतर फॉरवर्ड करंट (IF): 25 mA. यह अधिकतम DC करंट है जिसे लगातार लगाया जा सकता है।
- पीक फॉरवर्ड करंट (IFP): 100 mA. यह केवल स्पंदित स्थितियों (ड्यूटी साइकिल 1/10, आवृत्ति 1 kHz) में अनुमेय है।
- Power Dissipation (Pd): 110 mW. यह अधिकतम शक्ति है जिसे पैकेज परिवेश के तापमान (Ta) 25°C पर अपव्ययित कर सकता है।
- Operating Temperature (Topr): -40 to +85 °C. The ambient temperature range for reliable operation.
- Storage Temperature (Tstg): -40 से +90 °C.
- Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V. यह स्थैतिक बिजली के प्रति मध्यम संवेदनशीलता दर्शाता है, जिसके लिए हैंडलिंग के दौरान मानक ESD सावधानियों की आवश्यकता होती है।
- सोल्डरिंग तापमान: यह डिवाइस 260°C के पीक तापमान पर 10 सेकंड तक रीफ्लो सोल्डरिंग, या प्रति टर्मिनल 350°C पर 3 सेकंड तक हैंड सोल्डरिंग को सहन कर सकता है।
2.2 Electro-Optical Characteristics
ये मापदंड T = 25°C के मानक परीक्षण स्थिति पर मापे जाते हैंa = 25°C और विशिष्ट प्रदर्शन का प्रतिनिधित्व करते हैं।
- दीप्त तीव्रता (Iv): न्यूनतम 72 mcd से अधिकतम 180 mcd तक होती है, जब IF = 5 mA. ±11% की सहनशीलता लागू होती है।
- देखने का कोण (2θ1/2): 130 डिग्री का एक विशिष्ट विस्तृत देखने का कोण, जो क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था और बैकलाइटिंग के लिए उपयुक्त एक विसरित उत्सर्जन पैटर्न को दर्शाता है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज (VF): I = 5 mA पर 2.6 V (न्यूनतम) से 3.0 V (अधिकतम) तक की सीमा में है।F = 5 mA. ±0.05V का सहनशीलता सीमा नोट की गई है। यह पैरामीटर करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर गणना के लिए महत्वपूर्ण है।
- रिवर्स करंट (IR): जब 5 V का रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है तो अधिकतम 50 µA होता है।
3. Binning System Explanation
Mass production में consistency सुनिश्चित करने के लिए, LEDs को performance bins में वर्गीकृत किया जाता है। यह designers को उन components का चयन करने की अनुमति देता है जो उनके application के लिए specific brightness और voltage requirements को पूरा करते हैं।
3.1 Luminous Intensity Binning
प्रकाश उत्पादन को चार बिन कोड (Q1, Q2, R1, R2) में वर्गीकृत किया गया है, प्रत्येक I = 5 mA पर मापी गई एक विशिष्ट मिलिकैंडेला सीमा को परिभाषित करता है।F उदाहरण के लिए, बिन Q1 72 से 90 mcd तक की तीव्रता वाले एलईडी को कवर करता है, जबकि बिन R2 140 से 180 mcd को कवर करता है।
3.2 Forward Voltage Binning
फॉरवर्ड वोल्टेज को चार कोड (28, 29, 30, 31) में वर्गीकृत किया गया है, जिनमें से प्रत्येक I = 5 mA पर 2.6-2.7V से लेकर 2.9-3.0V तक की 0.1 V रेंज को दर्शाता है।F = 5 mA. यह पावर सप्लाई डिजाइन करने और करंट ड्रॉ में भिन्नता का अनुमान लगाने में सहायक होता है।
3.3 Chromaticity Coordinate Binning
शुद्ध सफेद रंग को CIE 1931 क्रोमैटिसिटी कोऑर्डिनेट सिस्टम के भीतर परिभाषित किया गया है। डेटाशीट ग्रुप "A" के भीतर छह बिन कोड (1 से 6 तक) निर्दिष्ट करती है, जिनमें से प्रत्येक CIE x,y चार्ट पर एक चतुर्भुज क्षेत्र द्वारा परिभाषित है। प्रत्येक बिन कोने के निर्देशांक प्रदान किए गए हैं, जिनकी सहनशीलता ±0.01 है। यह सुनिश्चित करता है कि उत्सर्जित सफेद प्रकाश एक नियंत्रित, सुसंगत कलर स्पेस के भीतर रहे।
4. परफॉर्मेंस कर्व एनालिसिस
ग्राफिकल डेटा विभिन्न परिस्थितियों में एलईडी के व्यवहार में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, जो मजबूत डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
4.1 Spectrum Distribution
तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष दीप्त तीव्रता वक्र इस सफेद LED के वर्णक्रमीय आउटपुट को दर्शाता है, जो आमतौर पर एक नीले LED चिप और पीले फॉस्फर के संयोजन से उत्पन्न होता है। शिखर और वर्णक्रमीय चौड़ाई अनुभूत रंग गुणवत्ता और कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI) को प्रभावित करते हैं।
4.2 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)
यह कर्व करंट और वोल्टेज के बीच गैर-रैखिक संबंध को दर्शाता है। यह टर्न-ऑन वोल्टेज और कैसे VF I के साथ बढ़ता हैF. यह डेटा थर्मल मैनेजमेंट और ड्राइवर डिजाइन के लिए आवश्यक है, क्योंकि LED पर अतिरिक्त वोल्टेज ड्रॉप ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है।
4.3 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट
यह ग्राफ दर्शाता है कि ड्राइव करंट बढ़ने के साथ प्रकाश उत्पादन कैसे बढ़ता है। यह आम तौर पर गैर-रैखिक होता है, और अनुशंसित करंट से अधिक पर संचालन से दक्षता में घटती प्रतिफल मिल सकती है तथा लुमेन ह्रास की दर तेज हो सकती है।
4.4 ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम एम्बिएंट टेम्परेचर
यह वक्र थर्मल क्वेंचिंग प्रभाव को प्रदर्शित करता है: जैसे-जैसे जंक्शन तापमान बढ़ता है, प्रकाश उत्पादन आमतौर पर कम हो जाता है। उच्च-तापमान वाले वातावरण में संचालित होने वाले अनुप्रयोगों के लिए इस डीरेटिंग को समझना महत्वपूर्ण है।
4.5 Forward Current Derating Curve
यह ग्राफ अधिकतम अनुमेय निरंतर फॉरवर्ड करंट को परिवेश के तापमान के एक फलन के रूप में परिभाषित करता है। जैसे Ta बढ़ने पर, अधिकतम अनुमेय IF डिवाइस के अधिकतम जंक्शन तापमान और शक्ति अपव्यय रेटिंग को पार करने से रोकने के लिए इसे कम किया जाना चाहिए।
4.6 विकिरण आरेख
ध्रुवीय विकिरण पैटर्न 130-डिग्री व्यूइंग एंगल की पुष्टि दृश्य रूप से करता है, जो प्रकाश तीव्रता के कोणीय वितरण को दर्शाता है।
5. यांत्रिक और पैकेज सूचना
5.1 Package Dimensions
डेटाशीट LED पैकेज का विस्तृत आयामी चित्र प्रदान करती है। मुख्य मापों में समग्र लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई, साथ ही इलेक्ट्रोड पैड के आकार और अंतराल शामिल हैं। सभी सहनशीलताएं आम तौर पर ±0.1 मिमी होती हैं, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो। संदर्भ के लिए एक सुझाया गया PCB लैंड पैटर्न (पैड लेआउट) प्रदान किया गया है, लेकिन डिजाइनरों को सलाह दी जाती है कि वे इसे अपनी विशिष्ट विनिर्माण प्रक्रिया और विश्वसनीयता आवश्यकताओं के आधार पर संशोधित करें।
5.2 Polarity Identification
कैथोड (नकारात्मक) टर्मिनल आमतौर पर पैकेज पर पहचाना जाता है, अक्सर एक नॉच, डॉट या हरे रंग के टिंट जैसे चिह्न द्वारा। सही कार्य के लिए असेंबली के दौरान सही ध्रुवता अभिविन्यास अनिवार्य है।
6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश
उपकरण की विश्वसनीयता और प्रदर्शन बनाए रखने के लिए उचित हैंडलिंग और सोल्डरिंग महत्वपूर्ण है।
6.1 Current Limiting
An external current-limiting resistor is mandatoryएलईडी की घातांकीय I-V विशेषता का अर्थ है कि वोल्टेज में थोड़ी सी वृद्धि करंट में बड़ी, संभावित रूप से विनाशकारी वृद्धि का कारण बन सकती है। रोकनेवाला का मान आपूर्ति वोल्टेज, एलईडी का फॉरवर्ड वोल्टेज (बिनिंग पर विचार करते हुए), और वांछित ऑपरेटिंग करंट (25 mA निरंतर से अधिक नहीं) के आधार पर गणना की जानी चाहिए।
6.2 Storage and Moisture Sensitivity
एलईडी को नमी प्रतिरोधी बैग में डिसिकेंट के साथ पैक किया जाता है। घटकों के उपयोग के लिए तैयार होने तक बैग नहीं खोलना चाहिए। यदि बैग खोला जाता है, तो नियंत्रित परिस्थितियों (30°C/60% RH अधिकतम) में घटकों की "फ्लोर लाइफ" 1 वर्ष होती है। इस सीमा से अधिक होने या डिसिकेंट इंडिकेटर के रंग बदलने पर रीफ्लो सोल्डरिंग से पहले नमी के वाष्पीकरण से "पॉपकॉर्न" क्षति को रोकने के लिए 60 ± 5°C पर 24 घंटे के लिए बेक-आउट की आवश्यकता होती है।
6.3 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल
एक विस्तृत Pb-free रीफ्लो तापमान प्रोफाइल प्रदान की गई है:
- प्री-हीटिंग: 150-200°C for 60-120 seconds.
- Time Above Liquidus (217°C): 60-150 seconds.
- Peak Temperature: अधिकतम 260°C, 10 सेकंड से अधिक नहीं रखा जाना चाहिए।
- तापन/शीतलन दर: 255°C से ऊपर अधिकतम 6°C/सेकंड तापन और 3°C/सेकंड शीतलन।
6.4 हैंड सोल्डरिंग और रीवर्क
यदि हाथ से सोल्डरिंग आवश्यक है, तो 350°C से कम टिप तापमान वाले सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें और प्रत्येक टर्मिनल पर 3 सेकंड से अधिक समय तक गर्मी न लगाएं। कम-शक्ति वाले आयरन (अधिकतम 25W) का उपयोग करें और टर्मिनलों के बीच कम से कम 2 सेकंड का शीतलन अंतराल दें। पुनर्कार्य की दृढ़ता से अनुशंसा नहीं की जाती है। यदि अपरिहार्य है, तो हटाने के लिए दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए एक विशेष डबल-हेड सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करना चाहिए, और LED विशेषताओं पर प्रभाव का पूर्व मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
7.1 टेप और रील विनिर्देश
The components are supplied on 8mm wide embossed carrier tape wound onto a 7-inch (178mm) diameter reel. Each reel contains 3000 pieces. Detailed dimensions for the carrier tape pockets and the reel are provided in the datasheet.
7.2 लेबल स्पष्टीकरण
रील लेबल में कई महत्वपूर्ण पहचानकर्ता शामिल होते हैं:
- P/N: पूर्ण उत्पाद संख्या।
- QTY: रील पर टुकड़ों की मात्रा।
- CAT: The Luminous Intensity bin code (e.g., Q1, R2).
- HUE: क्रोमैटिसिटी कोऑर्डिनेट बिन कोड (उदाहरणार्थ, 1, 4).
- REF: फॉरवर्ड वोल्टेज बिन कोड (उदाहरणार्थ, 28, 30).
- LOT No: ट्रेसेबिलिटी लॉट नंबर।
8. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार
8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- Automotive Interiors: Backlighting for dashboard instruments, switches, and control panels.
- दूरसंचार: फोन और फैक्स मशीनों में स्थिति संकेतक और कीपैड बैकलाइटिंग।
- उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: छोटे LCD डिस्प्ले, स्विच इल्युमिनेशन और प्रतीकात्मक संकेतकों के लिए फ्लैट बैकलाइटिंग।
- सामान्य उद्देश्य संकेतन। विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पावर स्थिति, मोड संकेतक और सजावटी प्रकाश व्यवस्था।
8.2 डिज़ाइन संबंधी विचार
- थर्मल प्रबंधन: यद्यपि छोटा है, एलईडी ऊष्मा उत्पन्न करता है। पर्याप्त पीसीबी कॉपर क्षेत्र या थर्मल वाया सुनिश्चित करें, विशेष रूप से जब अधिकतम करंट के निकट या उच्च परिवेश तापमान में चलाया जा रहा हो। करंट डीरेटिंग वक्र का पालन करें।
- ऑप्टिकल डिज़ाइन: 130-डिग्री का विस्तृत व्यूइंग एंगल अच्छी ऑफ-एक्सिस दृश्यता प्रदान करता है। फोकस्ड लाइट के लिए, बाहरी लेंस या लाइट गाइड की आवश्यकता हो सकती है।
- ESD सुरक्षा: असेंबली क्षेत्र में मानक ESD नियंत्रण लागू करें। यदि एप्लिकेशन वातावरण स्थैतिक बिजली के प्रति संवेदनशील है, तो संवेदनशील लाइनों पर ट्रांजिएंट वोल्टेज सप्रेशन जोड़ने पर विचार करें।
- आवेदन प्रतिबंध: डेटाशीट में उल्लेख है कि यह मानक वाणिज्यिक-श्रेणी का घटक बिना अतिरिक्त योग्यता के उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है। इनमें सैन्य/एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव सुरक्षा/सुरक्षा प्रणालियाँ (जैसे एयरबैग, ब्रेक), और जीवन-महत्वपूर्ण चिकित्सा उपकरण शामिल हैं। ऐसे उपयोगों के लिए, संबंधित कठोर मानकों को पूरा करने के लिए डिज़ाइन और परीक्षण किए गए उत्पाद वेरिएंट के लिए निर्माता से परामर्श लें।
9. तकनीकी तुलना और विभेदन
बड़े, थ्रू-होल एलईडी की तुलना में, इस 16-216 एसएमडी एलईडी का प्राथमिक अंतर इसका फॉर्म फैक्टर और स्वचालित असेंबली के साथ संगतता है। यह महत्वपूर्ण लघुरूपण को सक्षम बनाता है। एसएमडी एलईडी श्रेणी के भीतर, इसके मुख्य पैरामीटर—जैसे इसकी विशिष्ट चमकदार तीव्रता बिन, चौड़ा व्यूइंग एंगल, और शुद्ध सफेद के लिए परिभाषित क्रोमैटिसिटी बिन—डिजाइनरों को सुसंगत अंत-उत्पाद गुणवत्ता के लिए पूर्वानुमेय प्रदर्शन वाले घटक का चयन करने की अनुमति देते हैं। विस्तृत बिनिंग सिस्टम उन अनुप्रयोगों के लिए एक विशेष लाभ है जिनके लिए कई इकाइयों में कड़ी चमक और रंग मिलान की आवश्यकता होती है।
10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
10.1 मुझे किस प्रतिरोधक मान का उपयोग करना चाहिए?
प्रतिरोधक मान (R) की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जाती है: R = (Vsupply - VF) / IF. अधिकतम V का उपयोग करेंF डेटाशीट (3.0V) से एक रूढ़िवादी डिज़ाइन के लिए जो यह सुनिश्चित करता है कि धारा आपके लक्षित I को कभी नहीं पार करतीF (उदाहरण के लिए, 25 mA अधिकतम से नीचे एक सुरक्षा मार्जिन के लिए 20 mA)। 5V आपूर्ति के लिए: R = (5V - 3.0V) / 0.020 A = 100 Ω। हमेशा रोकनेवाला में शक्ति क्षय की भी गणना करें: P = IF2 * R.
10.2 बोर्ड के गर्म होने पर प्रकाश उत्पादन कम क्यों हो जाता है?
यह "थर्मल क्वेंचिंग" के कारण है, जो एलईडी अर्धचालकों का एक मौलिक गुण है। जंक्शन तापमान बढ़ने पर, आंतरिक क्वांटम दक्षता कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप चमकदार उत्पादन कम हो जाता है। इसे "ल्यूमिनस इंटेंसिटी वर्सेस एंबिएंट टेम्परेचर" वक्र में चित्रात्मक रूप से दिखाया गया है। उचित थर्मल डिज़ाइन इस प्रभाव को कम करता है।
10.3 क्या मैं इसे बिना रेसिस्टर के 3.3V आपूर्ति से चला सकता हूँ?
नहीं। यहां तक कि अगर आपूर्ति वोल्टेज LED के सामान्य V के करीब हैF, करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर की कमी खतरनाक है। निर्माण सहनशीलता और तापमान भिन्नताओं का मतलब है कि वास्तविक VF यह 3.3V से कम हो सकता है, जिससे अत्यधिक धारा प्रवाहित हो सकती है। विश्वसनीय और सुरक्षित संचालन के लिए हमेशा एक रोकनेवाला (या एक नियत-धारा चालक) की आवश्यकता होती है।
10.4 लेबल पर बिन कोड (CAT, HUE, REF) का क्या अर्थ है?
ये कोड उस रील पर लगे एलईडी के सटीक प्रदर्शन उपसमूह को निर्दिष्ट करते हैं। CAT चमक (ल्यूमिनस इंटेंसिटी) बिन है। HUE रंग (क्रोमैटिसिटी) बिन है। REF यह फॉरवर्ड वोल्टेज बिन है। विशिष्ट बिन कोड के अनुसार ऑर्डर करने से आपके उत्पादन रन में चमक, रंग और विद्युतीय व्यवहार में स्थिरता सुनिश्चित होती है।
11. Practical Design and Usage Case
परिदृश्य: एक उपभोक्ता राउटर के लिए एक स्थिति संकेतक पैनल डिजाइन करना। पैनल में 5 एलईडी हैं जो पावर, इंटरनेट, वाई-फाई और दो ईथरनेट पोर्ट गतिविधियों को दर्शाती हैं। शुद्ध सफेद रंग में 16-216 एलईडी का उपयोग करने से एक साफ, आधुनिक रूप मिलता है। डिजाइनर अच्छी दृश्यता सुनिश्चित करने के लिए तीव्रता (112-140 एमसीडी) के लिए बिन आर1 और अनुमानित करंट ड्रॉ के लिए वोल्टेज (2.7-2.8V) के लिए बिन 29 का चयन करता है। पीसीबी पर 5V रेल उपलब्ध है। अधिकतम VF 2.8V और लक्ष्य IF लंबी आयु और कम ताप के लिए 15 एमए का उपयोग करते हुए, रोकनेवाला मान (5V - 2.8V) / 0.015A = 147 Ω है (एक मानक 150 Ω रोकनेवाला चुना जाता है)। पीसीबी लेआउट ताप अपव्यय के लिए ग्राउंड प्लेन से एक छोटे थर्मल रिलीफ कनेक्शन के साथ सुझाए गए पैड आयामों का उपयोग करता है। थर्मल एक्सपोजर को कम करने के लिए अन्य घटकों के सभी उच्च-तापमान रीफ्लो प्रक्रियाओं के बाद एलईडी लगाई जाती हैं।
12. Operating Principle Introduction
लाइट एमिटिंग डायोड्स (LEDs) सेमीकंडक्टर डिवाइस हैं जो इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस के माध्यम से प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। जब p-n जंक्शन पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन होल्स के साथ पुनर्संयोजित होते हैं और फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। प्रकाश का रंग सेमीकंडक्टर सामग्री के एनर्जी बैंडगैप द्वारा निर्धारित होता है। यह विशेष "शुद्ध सफेद" LED लगभग निश्चित रूप से एक फॉस्फर-परिवर्तित सफेद LED है। यह एक सेमीकंडक्टर चिप का उपयोग करता है जो नीला प्रकाश उत्सर्जित करती है (आमतौर पर InGaN)। यह नीला प्रकाश चिप पर लगी पीला प्रकाश उत्सर्जित करने वाली फॉस्फर कोटिंग को आंशिक रूप से उत्तेजित करता है। शेष नीले प्रकाश और उत्सर्जित पीले प्रकाश का संयोजन मिलकर ऐसा प्रकाश उत्पन्न करता है जिसे मानव आँख सफेद के रूप में अनुभव करती है। विशिष्ट अनुपात और फॉस्फर संरचना CIE डायग्राम पर सटीक क्रोमैटिसिटी कोऑर्डिनेट्स ("कलर पॉइंट") निर्धारित करते हैं।
13. Technology Trends
16-216 जैसे एसएमडी एलईडी का विकास इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रुझानों का अनुसरण करता है: लघुकरण, बढ़ी हुई दक्षता और बेहतर विनिर्माण क्षमता। एलईडी उद्योग में जारी रुझानों में शामिल हैं:
- बढ़ी हुई दक्षता (lm/W): आंतरिक क्वांटम दक्षता और प्रकाश निष्कर्षण तकनीकों में निरंतर सुधार से समान या कम ड्राइव धाराओं पर चमकीले एलईडी प्राप्त होते हैं।
- बेहतर रंग गुणवत्ता: फॉस्फर प्रौद्योगिकी में प्रगति उच्च कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI) और अधिक सुसंगत कलर टेम्परेचर बिन वाले एलईडी को सक्षम बनाती है, जिससे डिस्प्ले और प्रकाश व्यवस्था के लिए बेहतर प्रकाश गुणवत्ता प्राप्त होती है।
- उच्च विश्वसनीयता और जीवनकाल: पैकेजिंग सामग्री और थर्मल प्रबंधन संरचनाओं में सुधार एलईडी के परिचालन जीवनकाल और स्थिरता को बढ़ा रहे हैं, विशेष रूप से उच्च-तापमान और उच्च-धारा की स्थितियों में।
- और अधिक लघुकरण: छोटे उपकरणों की दिशा में प्रयास जारी है, जिससे ऑप्टिकल प्रदर्शन को बनाए रखते या सुधारते हुए और भी छोटे पैकेज फुटप्रिंट और कम प्रोफाइल ऊंचाई प्राप्त हो रही है।
- एकीकृत समाधान: पैकेज के भीतर अंतर्निहित करंट-सीमित रेसिस्टर्स, सुरक्षा डायोड या यहां तक कि ड्राइवर आईसी वाले एलईडी की ओर एक प्रवृत्ति, जो अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए सर्किट डिजाइन को सरल बनाती है।
LED Specification Terminology
एलईडी तकनीकी शब्दावली की संपूर्ण व्याख्या
प्रकाशविद्युत प्रदर्शन
| शब्द | इकाई/प्रतिनिधित्व | सरल व्याख्या | क्यों महत्वपूर्ण है |
|---|---|---|---|
| दीप्ति दक्षता | lm/W (lumens per watt) | प्रति वाट बिजली से प्रकाश उत्पादन, अधिक मान का अर्थ है अधिक ऊर्जा कुशल। | यह सीधे ऊर्जा दक्षता ग्रेड और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| प्रकाश प्रवाह | lm (लुमेन) | स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| Viewing Angle | ° (डिग्री), उदाहरण के लिए, 120° | वह कोण जहाँ प्रकाश की तीव्रता आधी हो जाती है, बीम की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश की सीमा और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| CCT (रंग तापमान) | K (केल्विन), उदाहरण के लिए, 2700K/6500K | प्रकाश की गर्माहट/ठंडक, कम मान पीलेपन/गर्माहट, अधिक मान सफेदी/ठंडक। | प्रकाश व्यवस्था का वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| CRI / Ra | इकाईहीन, 0–100 | वस्तुओं के रंगों को सटीक रूप से प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 अच्छा माना जाता है। | रंग की प्रामाणिकता को प्रभावित करता है, मॉल, संग्रहालय जैसे उच्च मांग वाले स्थानों में उपयोग किया जाता है। |
| SDCM | MacAdam ellipse steps, e.g., "5-step" | Color consistency metric, smaller steps mean more consistent color. | Ensures uniform color across same batch of LEDs. |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य | nm (nanometers), e.g., 620nm (red) | रंगीन एलईडी के रंग के अनुरूप तरंगदैर्ध्य। | लाल, पीले, हरे मोनोक्रोम एलईडी के रंग का स्वर निर्धारित करता है। |
| Spectral Distribution | Wavelength vs intensity curve | Shows intensity distribution across wavelengths. | Affects color rendering and quality. |
विद्युत मापदंड
| शब्द | प्रतीक | सरल व्याख्या | डिज़ाइन विचार |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज | Vf | एलईडी चालू करने के लिए न्यूनतम वोल्टेज, जैसे "प्रारंभिक सीमा"। | ड्राइवर वोल्टेज ≥Vf होना चाहिए, श्रृंखला एलईडी के लिए वोल्टेज जुड़ते हैं। |
| Forward Current | If | सामान्य LED संचालन के लिए वर्तमान मान। | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| अधिकतम पल्स धारा | Ifp | अल्प अवधि के लिए सहनीय शिखर धारा, मंदन या चमकाने के लिए प्रयुक्त। | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | LED सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, इससे अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट को रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक्स को रोकना चाहिए। |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर तक ऊष्मा स्थानांतरण के लिए प्रतिरोध, कम होना बेहतर है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए अधिक मजबूत ऊष्मा अपव्यय की आवश्यकता होती है। |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज सहन करने की क्षमता, उच्च मान का अर्थ है कम संवेदनशीलता। | उत्पादन में एंटी-स्टैटिक उपायों की आवश्यकता, विशेष रूप से संवेदनशील एलईडी के लिए। |
Thermal Management & Reliability
| शब्द | प्रमुख मापदंड | सरल व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान | Tj (°C) | LED चिप के अंदर का वास्तविक कार्य तापमान। | हर 10°C कमी जीवनकाल को दोगुना कर सकती है; बहुत अधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग परिवर्तन का कारण बनता है। |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (घंटे) | चमक के प्रारंभिक स्तर के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | सीधे एलईडी "सेवा जीवन" को परिभाषित करता है। |
| लुमेन रखरखाव | % (उदाहरण के लिए, 70%) | समय के बाद बची हुई चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के दौरान चमक की बचत को दर्शाता है। |
| रंग परिवर्तन | Δu′v′ or MacAdam ellipse | उपयोग के दौरान रंग परिवर्तन की डिग्री। | प्रकाश व्यवस्था दृश्यों में रंग स्थिरता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री क्षरण | दीर्घकालिक उच्च तापमान के कारण ह्रास। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन, या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
Packaging & Materials
| शब्द | सामान्य प्रकार | सरल व्याख्या | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| पैकेज प्रकार | EMC, PPA, Ceramic | हाउसिंग सामग्री चिप की सुरक्षा करती है, ऑप्टिकल/थर्मल इंटरफेस प्रदान करती है। | EMC: अच्छी हीट रेजिस्टेंस, कम लागत; Ceramic: बेहतर हीट डिसिपेशन, लंबी लाइफ। |
| चिप संरचना | फ्रंट, फ्लिप चिप | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था। | फ्लिप चिप: बेहतर ताप अपव्यय, उच्च प्रभावकारिता, उच्च-शक्ति के लिए। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, Silicate, Nitride | यह नीले चिप को कवर करता है, कुछ को पीले/लाल रंग में परिवर्तित करता है, और सफेद रंग में मिलाता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रभावकारिता, CCT, और CRI को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिक्स | फ्लैट, माइक्रोलेंस, TIR | सतह पर प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने वाली प्रकाशीय संरचना। | दृश्य कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
Quality Control & Binning
| शब्द | बिनिंग सामग्री | सरल व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| Luminous Flux Bin | Code e.g., 2G, 2H | Grouped by brightness, each group has min/max lumen values. | एक ही बैच में समान चमक सुनिश्चित करता है। |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | Forward voltage range के अनुसार समूहीकृत। | ड्राइवर मिलान को सुगम बनाता है, सिस्टम दक्षता में सुधार करता है। |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांकों के अनुसार समूहीकृत, सुनिश्चित करता है कि सीमा सघन हो। | रंग स्थिरता की गारंटी देता है, फिक्स्चर के भीतर असमान रंग से बचाता है। |
| CCT Bin | 2700K, 3000K आदि। | CCT के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक की संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न दृश्य CCT आवश्यकताओं को पूरा करता है। |
Testing & Certification
| शब्द | Standard/Test | सरल व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen maintenance test | निरंतर तापमान पर दीर्घकालिक प्रकाश व्यवस्था, चमक क्षय रिकॉर्ड करना। | LED जीवन का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है (TM-21 के साथ)। |
| TM-21 | जीवन अनुमान मानक | LM-80 डेटा के आधार पर वास्तविक परिस्थितियों में जीवन का अनुमान लगाता है। | वैज्ञानिक जीवन पूर्वानुमान प्रदान करता है। |
| IESNA | इल्युमिनेटिंग इंजीनियरिंग सोसाइटी | ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, थर्मल टेस्ट मेथड्स को कवर करता है। | उद्योग-मान्यता प्राप्त परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणीकरण | हानिकारक पदार्थों (सीसा, पारा) की अनुपस्थिति सुनिश्चित करता है। | अंतरराष्ट्रीय स्तर पर बाजार पहुंच की आवश्यकता। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश व्यवस्था के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग, प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाता है। |