SMD5050 RGB पूर्ण रंगीन LED विशिष्टता पत्रक - आकार 5.0x5.0mm - वोल्टेज 2.2-3.4V - शक्ति 0.2W - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

SMD5050 RGB पूर्ण रंगीन एलईडी एक सतह माउंट डिवाइस है, जो ज्वलंत और रंगीन प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह लाल, हरा और नीला (RGB) तीनों अर्धचालक चिप्स को एक 5.0 मिलीमीटर x 5.0 मिलीमीटर पैकेज में एकीकृत करता है, और योगात्मक रंग मिश्रण सिद्धांत के माध्यम से रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न कर सकता है। यह घटक एक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन का उपयोग करता है, जिसका उद्देश्य उच्च चमक आउटपुट और विश्वसनीय प्रदर्शन प्राप्त करना है, जो आधुनिक प्रकाश डिजाइन के लिए उपयुक्त है।

1.1 मुख्य लाभ

इस LED के मुख्य लाभों में इसकी उच्च प्रकाश तीव्रता, 120 डिग्री का विस्तृत देखने का कोण, और लाल, हरे, नीले डायोड की तीव्रता को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करके लाखों रंग उत्पन्न करने की क्षमता शामिल है। इसका SMD डिज़ाइन स्वचालित संयोजन प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाता है, जिससे निर्माण दक्षता और स्थिरता में वृद्धि होती है।

1.2 लक्षित बाजार एवं अनुप्रयोग

यह एलईडी मुख्य रूप से उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, भवन प्रकाश व्यवस्था, साइनेज, ऑटोमोटिव एंबिएंट लाइटिंग और मनोरंजन उद्योग के लिए है। विशिष्ट अनुप्रयोगों में एलईडी वीडियो वॉल, सजावटी लाइट स्ट्रिप्स, स्टेटस इंडिकेटर लाइट्स, डिस्प्ले बैकलाइट और रंग परिवर्तन कार्यक्षमता वाली गतिशील परिवेश प्रकाश व्यवस्था प्रणालियाँ शामिल हैं।

2. तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 दीप्तिमान एवं विद्युत विशेषताएँ (Ta=25°C)

The table below details the key operating parameters for each color channel under typical conditions. Strict adherence to the maximum ratings is crucial to ensure device longevity and performance.

Parameter	प्रतीक	विशिष्ट मान	अधिकतम मान	इकाई
बिजली की खपत	PD	200	306	mW
फॉरवर्ड करंट	IF	60	90	mA
Forward Voltage (Red)	VF	2.2	2.6	V
Forward Voltage (Green)	VF	3.2	3.4	V
Forward Voltage (Blue)	VF	3.2	3.4	V
रिवर्स वोल्टेज	VR	-	5	V
रिवर्स करंट	IR	-	≤5	μA
Peak Wavelength (λd) Red	λd	625	-	nm
शिखर तरंगदैर्ध्य (λd) हरा	λd	525	-	nm
शिखर तरंगदैर्ध्य (λd) नीला	λd	460	-	nm
व्यूइंग एंगल (2θ½)	2θ½	120	-	°
कार्य तापमान	Topr	-40 से +80	-	°C
भंडारण तापमान	Tstg	-40 से +80	-	°C
Junction Temperature	Tj	-	125	°C

2.2 तापीय विशेषताएँ

The maximum junction temperature (Tj) is specified as 125°C. When operating under high current or high ambient temperature conditions, proper thermal management (including sufficient PCB copper area and possible heat dissipation measures) is required to prevent performance degradation and premature failure.

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

3.1 तरंगदैर्ध्य ग्रेडिंग मानक

उत्पादन में रंग स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, LED को उनकी चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य के आधार पर ग्रेड किया जाता है। निम्नलिखित कोड प्रत्येक रंग की तरंगदैर्ध्य सीमा को परिभाषित करता है।

कोड	न्यूनतम मान	अधिकतम मान	इकाई
R1	620	625	nm
R2	625	630	nm
G5	519	522.5	nm
G6	522.5	526	nm
G7	526	530	nm
B1	445	450	nm
B2	450	455	nm
B3	455	460	nm
B4	460	465	nm

यह ग्रेडिंग विधि डिजाइनरों को ऐसे अनुप्रयोगों के लिए सटीक क्रोमैटिसिटी वाले एलईडी का चयन करने की अनुमति देती है जिनमें रंग की उपस्थिति एक समान होने की आवश्यकता होती है, जैसे कि बड़े आकार के डिस्प्ले या समन्वित प्रकाश व्यवस्था।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

4.1 फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट (IV कर्व)

IV कर्व लाल, हरे और नीले चिप्स के फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) और फॉरवर्ड करंट (IF) के बीच संबंध दर्शाता है। हरे और नीले एलईडी (लगभग 3.2V) की तुलना में, लाल एलईडी आमतौर पर कम फॉरवर्ड वोल्टेज (लगभग 2.2V) प्रदर्शित करती है। संतुलित रंग आउटपुट प्राप्त करने और ओवरकरंट स्थितियों को रोकने के लिए प्रत्येक चैनल के लिए उपयुक्त करंट-लिमिटिंग सर्किट या कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर डिजाइन करने में यह विशेषता महत्वपूर्ण है।

4.2 सापेक्ष वर्णक्रमीय ऊर्जा बनाम जंक्शन तापमान

यह ग्राफ दर्शाता है कि प्रत्येक रंग चिप का प्रकाश आउटपुट (सापेक्ष वर्णक्रमीय ऊर्जा) जंक्शन तापमान (Tj) बढ़ने के साथ कैसे बदलता है। आम तौर पर, प्रकाश उत्सर्जन आउटपुट जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाता है। विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों (नीले/हरे प्रकाश के लिए InGaN, लाल प्रकाश के लिए AlInGaP) के लिए गिरावट की दर भिन्न हो सकती है। उत्पाद के जीवनकाल में स्थिर रंग आउटपुट और चमक बनाए रखने के लिए प्रभावी ताप अपव्यय महत्वपूर्ण है।

4.3 परिवेश तापमान बनाम अनुमेय अग्र धारा

यह डीरेटिंग वक्र अधिकतम अनुमेय अग्र धारा और परिवेश तापमान (Ta) के बीच संबंध को परिभाषित करता है। परिवेश तापमान बढ़ने के साथ, जंक्शन तापमान को उसकी 125°C सीमा से अधिक होने से रोकने के लिए अधिकतम अनुमेय धारा को कम करना होगा। डिजाइनर को अपने विशिष्ट अनुप्रयोग वातावरण में सुरक्षित कार्य धारा निर्धारित करने के लिए इस वक्र का संदर्भ लेना चाहिए।

4.4 विकिरण पैटर्न (दृश्य कोण वक्र)

ध्रुवीय तीव्रता वितरण प्लॉट 120 डिग्री के दृश्य कोण की पुष्टि करता है। उत्सर्जन पैटर्न आमतौर पर लैम्बर्टियन या लैम्बर्टियन के करीब होता है, जो कई सामान्य प्रकाश व्यवस्था और संकेतक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त एक विस्तृत, समान प्रकाश क्षेत्र प्रदान करता है।

5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी

5.1 Package Dimensions and Outline Drawing

यह LED मानक SMD5050 पैकेज का उपयोग करता है, जिसका आयाम 5.0 मिलीमीटर (लंबाई) x 5.0 मिलीमीटर (चौड़ाई) है। सटीक ऊंचाई और आयाम सहनशीलता (उदाहरण के लिए, .X आयाम ±0.10 मिमी, .XX आयाम ±0.05 मिमी) के लिए सटीक PCB लेआउट के लिए मूल विशिष्टता पुस्तिका में विस्तृत यांत्रिक चित्र का संदर्भ लेना चाहिए।

5.2 अनुशंसित पैड लेआउट और स्टेंसिल डिज़ाइन

विश्वसनीय सोल्डरिंग सुनिश्चित करने के लिए अनुशंसित पैड पैटर्न (पैकेज) और सोल्डर पेस्ट स्टेंसिल डिज़ाइन प्रदान किए गए हैं। पैड लेआउट में आम तौर पर छह पैड होते हैं - तीन रंग चिप्स के लिए प्रत्येक के दो, विशिष्ट मॉडल के आधार पर, वे एक सामान्य कैथोड या सामान्य एनोड कॉन्फ़िगरेशन साझा कर सकते हैं। इस अनुशंसित लेआउट का पालन करने से टॉम्बस्टोनिंग जैसी सोल्डरिंग दोषों को कम से कम किया जा सकता है और अच्छा थर्मल और विद्युत कनेक्शन सुनिश्चित होता है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

6.1 रीफ्लो वेल्डिंग पैरामीटर्स

यह एलईडी सतह माउंट तकनीक (SMT) के लिए उपयोग किए जाने वाले मानक इन्फ्रारेड (IR) या कन्वेक्शन रीफ्लो वेल्डिंग प्रक्रिया के साथ संगत है। आमतौर पर एक विशिष्ट लीड-फ्री रीफ्लो प्रोफाइल लागू होती है, जिसका शिखर तापमान 260°C से अधिक नहीं होता और अवधि JEDEC मानकों के अनुरूप होती है (उदाहरण के लिए, 240°C से ऊपर 10-30 सेकंड)। आंतरिक बॉन्डिंग तारों और एपॉक्सी लेंस को नुकसान से बचाने के लिए अत्यधिक थर्मल स्ट्रेस से बचना महत्वपूर्ण है।

6.2 संचालन और भंडारण सावधानियां

LED对静电放电（ESD）敏感。务必在防静电环境中使用接地腕带和导电容器进行操作。将元件储存在其原始的防潮袋中，并在推荐条件下（温度<40°C，湿度<70% RH）存放，以防止吸湿，吸湿可能导致回流焊接时发生“爆米花”现象。

7. पैकेजिंग एवं आर्डर जानकारी

7.1 उत्पाद पैकेजिंग विनिर्देश

LED स्वचालित सतह माउंट असेंबली के लिए एम्बॉस्ड कैरियर टेप के रूप में आपूर्ति किए जाते हैं। कैरियर टेप की चौड़ाई, गुहा आकार और रील मात्रा EIA-481 मानक का पालन करती है। एक विशिष्ट पील स्ट्रेंथ (10 डिग्री के कोण पर 0.1 - 0.7N) वाली कवर टेप घटकों को जगह पर सील कर देती है। यह पैकेजिंग घटक सुरक्षा, अभिविन्यास स्थिरता और उच्च-गति असेंबली मशीनों में फीड विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।

7.2 पार्ट नंबर सिस्टम (मॉडल नामकरण नियम)

पार्ट नंबर एक संरचित प्रारूप का पालन करते हैं, जो महत्वपूर्ण विशेषताओं को कोडित करता है:
T [आकार कोड] [चिप संख्या] [ऑप्टिकल कोड] [आंतरिक कोड] [रंग कोड] [ल्यूमेन आउटपुट कोड] - [कलर टेम्परेचर कोड] [अन्य कोड]।
उदाहरण के लिए, कोड "5A" 5050N आकार को दर्शाता है, "3" तीन चिप्स (RGB) को दर्शाता है, "00" कोई सेकेंडरी लेंस नहीं दर्शाता है, "F" फुल कलर आदि दर्शाता है। सही रंग, चमक और प्रकाशिकी वाले आवश्यक LED मॉडल को सही ढंग से निर्दिष्ट और ऑर्डर करने के लिए इस नामकरण को समझना महत्वपूर्ण है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 टाइपिकल एप्लीकेशन सर्किट

RGB LED के प्रत्येक रंग चैनल को एक स्थिर धारा स्रोत या स्विचिंग वोल्टेज स्रोत के साथ श्रृंखला में एक करंट-सीमित रोकनेवाला का उपयोग करके स्वतंत्र रूप से संचालित किया जाना चाहिए। तीव्रता नियंत्रण (डिमिंग और रंग मिश्रण) के लिए पल्स-विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) पसंदीदा विधि है, क्योंकि यह एक स्थिर फॉरवर्ड वोल्टेज और क्रोमैटिसिटी बनाए रखता है, जो एनालॉग डिमिंग से अलग है जिससे रंग बदलाव हो सकता है। नियंत्रण संकेत उत्पन्न करने के लिए आमतौर पर PWM आउटपुट वाले माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया जाता है।

8.2 डिज़ाइन विचार

• करंट मिलान:R, G, B चिप्स के Vf और दक्षता में अंतर के कारण, सफेद संतुलन या वांछित रंग अनुपात प्राप्त करने के लिए अलग-अलग करंट सेटिंग रेसिस्टर्स या ड्राइवरों की आवश्यकता होती है।
• थर्मल प्रबंधन:पीसीबी पर पर्याप्त ताप अपव्यय और कॉपर फॉयल क्षेत्र प्रदान करें, विशेष रूप से उच्च धारा या उच्च घनत्व सरणी के तहत काम करते समय।
• ESD सुरक्षा:ESD सुरक्षा डायोड को LED के निकट सिग्नल लाइनों में जोड़ें, विशेष रूप से पोर्टेबल या उपभोक्ता अनुप्रयोगों में।
• प्रकाशीय डिज़ाइन:लेंस या लाइट गाइड प्लेट डिज़ाइन करते समय, आवश्यक बीम पैटर्न और स्थानिक वितरण प्राप्त करने के लिए 120 डिग्री के देखने के कोण पर विचार करें।

9. विश्वसनीयता और गुणवत्ता मानक

9.1 विश्वसनीयता परीक्षण मानक

यह उत्पाद उद्योग मानकों (JESD22, MIL-STD-202G) के अनुसार कठोर विश्वसनीयता परीक्षणों से गुजरता है। प्रमुख परीक्षणों में शामिल हैं:

• कार्य जीवन परीक्षण:कमरे के तापमान, उच्च तापमान (85°C) और निम्न तापमान (-40°C) पर, अधिकतम धारा के साथ 1008 घंटे का परीक्षण।
• उच्च तापमान/उच्च आर्द्रता कार्य जीवन:60°C/90% RH स्थितियों में 1008 घंटे का परीक्षण किया गया।
• तापमान चक्रण:डिवाइस को चरम तापमान (उदाहरण के लिए, -40°C से +125°C) के बीच तेजी से परिवर्तित करना।

विफलता मानदंडों को सख्ती से परिभाषित किया गया है, जिसमें फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रिफ्ट (≤200mV), ल्यूमिनस फ्लक्स क्षय (InGaN ≤15%, AlInGaP ≤25%) और लीकेज करंट (≤10μA) की सीमाएं शामिल हैं।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

10.1 इस RGB LED से शुद्ध सफेद प्रकाश कैसे प्राप्त करें?

शुद्ध सफेद प्रकाश लाल, हरे और नीले प्रकाश की विशिष्ट तीव्रताओं को मिलाकर उत्पन्न होता है। आवश्यक सटीक धारा अनुपात (उदाहरण के लिए, IR:IG:IB) विशिष्ट LED बिनिंग की व्यक्तिगत दक्षता और क्रोमैटिसिटी निर्देशांक पर निर्भर करता है। उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोगों के लिए, आमतौर पर कैलिब्रेशन और कलर सेंसर से प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है। इस अनुपात को बारीकी से समायोजित करने के लिए PWM नियंत्रण का उपयोग किया जा सकता है।

10.2 क्या मैं एक ही कॉन्स्टेंट करंट सोर्स से सभी तीन चैनलों को समानांतर में चला सकता हूँ?

नहीं। लाल (लगभग 2.2V) और नीले/हरे (लगभग 3.2V) चिप्स के बीच फॉरवर्ड वोल्टेज में महत्वपूर्ण अंतर के कारण, उन्हें समानांतर में जोड़ने से गंभीर धारा असंतुलन होगा, जिससे लाल चैनल ओवरड्राइव हो सकता है जबकि अन्य चैनल अंडरड्राइव रह सकते हैं। प्रत्येक रंग चैनल का अपना धारा नियंत्रण सर्किट होना चाहिए।

10.3 जंक्शन तापमान का रंग पर क्या प्रभाव पड़ता है?

जंक्शन तापमान में वृद्धि से पीक वेवलेंथ शिफ्ट (AlInGaP लाल प्रकाश आमतौर पर लंबी तरंग दिशा में शिफ्ट होता है, InGaN नीला/हरा प्रकाश छोटी तरंग दिशा में शिफ्ट होता है) और प्रकाश आउटपुट कम हो जाता है। यदि ठीक से प्रबंधित नहीं किया गया, तो यह RGB प्रणाली में दृश्यमान रंग परिवर्तन का कारण बन सकता है। रंग-स्थिर अनुप्रयोगों के लिए अच्छे थर्मल डिज़ाइन के माध्यम से स्थिर, कम जंक्शन तापमान बनाए रखना महत्वपूर्ण है।

11. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी

11.1 एडजस्टेबल कलर डेस्क लैंप डिज़ाइन

इन SMD5050 RGB LED ऐरे का उपयोग करने वाले एक डेस्क लैंप पर विचार करें। डिज़ाइन में शामिल होंगे:

1. ड्राइवर सर्किट:एक समर्पित एलईडी ड्राइवर आईसी, जिसमें तीन स्वतंत्र निरंतर-धारा आउटपुट और प्रत्येक चैनल के लिए पीडब्लूएम डिमिंग क्षमता है, माइक्रोकंट्रोलर के आई2सी या समान इंटरफेस के माध्यम से नियंत्रित।
2. थर्मल डिज़ाइन:मेटल-कोर प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (एमसीपीसीबी) हीट सिंक के रूप में कार्य करता है। थर्मल वाया एलईडी के थर्मल पैड को बोर्ड के पिछले हिस्से में बड़े कॉपर प्लेन से जोड़ते हैं, जिससे प्रभावी ऊष्मा अपव्यय होता है।
3. ऑप्टिक्स:LED सरणी के ऊपर एक डिफ्यूज़र प्लेट रखें, जो प्रत्येक प्रकाश बिंदु को एक समान, चकाचौंध रहित प्रकाश क्षेत्र में मिला देती है।
4. नियंत्रण:यूजर इंटरफेस (बटन, टच सेंसर या एप्लिकेशन) पूर्वनिर्धारित रंग (श्वेत प्रकाश, गर्म श्वेत प्रकाश, ठंडा श्वेत प्रकाश) चयन या RGB स्लाइडर के माध्यम से कस्टम रंग चुनने की अनुमति देता है। माइक्रोकंट्रोलर इन इनपुट को R, G, B चैनलों के संबंधित PWM ड्यूटी साइकिल में परिवर्तित करता है।

यह केस इस घटक का उपयोग करते समय विद्युत, तापीय, प्रकाशिक और फर्मवेयर डिजाइन विचारों के एकीकरण पर प्रकाश डालता है।

12. तकनीकी सिद्धांत परिचय

12.1 RGB LED का कार्य सिद्धांत

RGB LED मूल रूप से तीन स्वतंत्र प्रकाश उत्सर्जक डायोड - लाल, हरा, नीला - एक साथ पैकेज्ड होते हैं। प्रत्येक डायोड इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस के माध्यम से प्रकाश उत्सर्जित करता है: जब अर्धचालक सामग्री (लाल के लिए AlInGaP, हरे और नीले के लिए InGaN) के p-n जंक्शन पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल पुनर्संयोजन करते हैं और फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) अर्धचालक सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। इन तीन प्राथमिक रंगों की तीव्रता को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करके, योगात्मक रंग मिश्रण के माध्यम से विभिन्न द्वितीयक रंग उत्पन्न किए जा सकते हैं।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

13.1 फुल-कलर LED का विकास

पूर्ण रंगीन एलईडी बाजार का निरंतर विकास जारी है, प्रवृत्तियाँ निम्नलिखित पर केंद्रित हैं:

• उच्च दक्षता (lm/W):एपिटैक्सियल विकास और चिप डिजाइन में निरंतर सुधार से प्रति विद्युत शक्ति इकाई अधिक प्रकाश उत्पादन होता है, जिससे ऊर्जा खपत और तापीय भार कम होता है।
• बेहतर रंग प्रतिपादन एवं रंग सीमा:डिस्प्ले की रंग सीमा का विस्तार करने और प्रकाश व्यवस्था के कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI) को बढ़ाने के लिए नई फॉस्फर प्रणालियों और संकीर्ण-बैंड एमिटर्स (जैसे क्वांटम डॉट्स) का विकास, यहां तक कि आरजीबी-आधारित प्रणालियों में भी।
• लघुरूपण:छोटे पैकेज आकारों (जैसे, 2020, 1515) का विकास, जो स्थान-सीमित अनुप्रयोगों (जैसे टीवी और डिस्प्ले के मिनी-एलईडी बैकलाइट) में समान या बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं।
• एकीकृत बुद्धिमान कार्य:अंतर्निर्मित ड्राइवर, नियंत्रक और संचार इंटरफेस (जैसे I2C, SPI या Zigbee/BLE जैसे वायरलेस इंटरफेस) वाले एलईडी का उदय, जिसने IoT-कनेक्टेड प्रकाश व्यवस्था के सिस्टम डिज़ाइन को सरल बनाया है।
• बढ़ी हुई विश्वसनीयता:उच्च तापमान और कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों को बेहतर ढंग से सहन करने और उत्पाद जीवन को बढ़ाने के लिए एनकैप्सुलेशन सामग्री (सिलिकॉन, सिरेमिक) में प्रगति।