SMD5050 RGB फुल-कलर LED डेटाशीट - आयाम 5.0x5.0x1.6mm - वोल्टेज 2.2-3.4V - पावर 0.846W - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

The SMD5050-RGB एक उच्च-प्रदर्शन, सरफेस-माउंट, फुल-कलर एलईडी है जो जीवंत रंग मिश्रण और विश्वसनीय संचालन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह डिवाइस लाल, हरे और नीले एलईडी चिप्स को एक ही 5.0mm x 5.0mm पैकेज में एकीकृत करता है, जो पल्स-विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) या एनालॉग करंट कंट्रोल के माध्यम से रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न करने में सक्षम बनाता है। इसके प्राथमिक अनुप्रयोगों में सजावटी प्रकाश व्यवस्था, वास्तुशिल्प एक्सेंट लाइटिंग, डिस्प्ले के लिए बैकलाइटिंग, साइनेज और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं जहाँ गतिशील रंग प्रभाव वांछित हैं।

इस एलईडी का मुख्य लाभ इसके कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर में निहित है जो तीन अलग-अलग एमिटरों को समाहित करता है, जो तीन अलग-अलग असतत एलईडी का उपयोग करने की तुलना में पीसीबी डिजाइन और असेंबली को सरल बनाता है। यह 120 डिग्री के विशिष्ट विस्तृत व्यूइंग एंगल की पेशकश करता है, जो विभिन्न दृष्टिकोणों से अच्छी रंग एकरूपता और दृश्यता सुनिश्चित करता है। पैकेज को मानक एसएमटी (सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी) असेंबली प्रक्रियाओं, जिसमें रीफ्लो सोल्डरिंग शामिल है, के साथ संगतता के लिए डिज़ाइन किया गया है।

2. तकनीकी मापदंड और विशिष्टताएँ

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स (Ta=25°C)

निम्नलिखित पैरामीटर उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करते हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं के अंतर्गत या उन पर संचालन की गारंटी नहीं है।

• Forward Current (IF): 90 mA (continuous)
• Forward Pulse Current (IFP): 120 mA (Pulse width ≤10ms, Duty cycle ≤1/10)
• Power Dissipation (PD): 846 mW
• Operating Temperature (Topr): -40°C से +80°C
• भंडारण तापमान (Tstg): -40°C से +80°C
• जंक्शन तापमान (Tj): 125°C
• Soldering Temperature (Tsld): 200°C or 230°C for 10 seconds (reflow profile)

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ (Ta=25°C)

ये पैरामीटर मानक परीक्षण स्थितियों के तहत विशिष्ट प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• फॉरवर्ड वोल्टेज (Red, VF_R): Typical 2.2V, Maximum 2.6V (at IF=60mA)
• Forward Voltage (Green, VF_G): Typical 3.2V, Maximum 3.4V (at IF=60mA)
• Forward Voltage (Blue, VF_B): Typical 3.2V, Maximum 3.4V (at IF=60mA)
• रिवर्स वोल्टेज (VR): 5 V
• रिवर्स करंट (IR): अधिकतम 10 µA
• व्यूइंग एंगल (2θ1/2): 120 डिग्री

2.3 वेवलेंथ बिनिंग

एलईडी को एक एप्लिकेशन के भीतर रंग स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए विशिष्ट तरंगदैर्ध्य बिन में वर्गीकृत किया जाता है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य बिन इस प्रकार हैं:

• Red (R): R1 (620-625nm), R2 (625-630nm)
• हरा (G): G5 (519-522.5nm), G6 (522.5-526nm), G7 (526-530nm)
• Blue (B): B1 (445-450nm), B2 (450-455nm), B3 (455-460nm), B4 (460-465nm)

यह बिनिंग डिजाइनरों को सटीक क्रोमैटिसिटी निर्देशांक वाले एलईडी का चयन करने की अनुमति देती है, उन अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें विशिष्ट रंग बिंदुओं या कई इकाइयों में कसकर रंग मिलान की आवश्यकता होती है।

3. Performance Curves and Analysis

3.1 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)

I-V विशेषता ड्राइवर डिजाइन के लिए मौलिक है। हरे और नीले चिप्स (आमतौर पर ~3.2V) की तुलना में लाल LED चिप कम अग्र वोल्टेज (आमतौर पर ~2.2V) प्रदर्शित करता है, जो उपयोग की गई विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों (जैसे, लाल के लिए AlInGaP बनाम हरे/नीले के लिए InGaN) के अनुरूप है। इस अंतर के कारण सावधानीपूर्वक सर्किट डिजाइन की आवश्यकता होती है, जिसमें अक्सर संतुलित चमक और उचित रंग मिश्रण प्राप्त करने के लिए प्रत्येक रंग के लिए अलग-अलग करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स या स्वतंत्र निरंतर-धारा चैनल शामिल होते हैं। वक्र एक तीव्र टर्न-ऑन दिखाता है, जो डायोड व्यवहार का विशिष्ट लक्षण है।

3.2 रिलेटिव स्पेक्ट्रल पावर बनाम जंक्शन टेम्परेचर

LED का स्पेक्ट्रल आउटपुट जंक्शन तापमान में परिवर्तन के साथ शिफ्ट होता है। आम तौर पर, जैसे-जैसे जंक्शन तापमान बढ़ता है, InGaN-आधारित एलईडी (हरे/नीले) की प्रमुख तरंगदैर्ध्य लंबी तरंगदैर्ध्य (रेड-शिफ्ट) की ओर शिफ्ट होने की प्रवृत्ति रखती है, जबकि ऑप्टिकल आउटपुट पावर कम हो जाती है। AlInGaP-आधारित लाल एलईडी के लिए, तरंगदैर्ध्य भी शिफ्ट हो सकता है, और दक्षता गिर जाती है। यह ग्राफ उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जो विभिन्न परिवेश के तापमान में काम करते हैं या जहां थर्मल प्रबंधन चुनौतीपूर्ण है, क्योंकि यह माने गए रंग और प्रकाश आउटपुट को प्रभावित कर सकता है। स्थिर रंग प्रदर्शन बनाए रखने के लिए उचित हीट सिंकिंग और थर्मल डिज़ाइन आवश्यक है।

4. मैकेनिकल और पैकेजिंग जानकारी

4.1 Dimensions and Outline Drawing

The package dimensions are 5.0mm (L) x 5.0mm (W) x 1.6mm (H). The drawing includes critical tolerances: .X dimensions have a tolerance of ±0.10mm, and .XX dimensions have a tolerance of ±0.05mm. The LED features six terminals (anode and cathode for each of the three color chips).

4.2 अनुशंसित फुटप्रिंट और स्टेंसिल डिज़ाइन

रिफ्लो के दौरान विश्वसनीय सोल्डर जोड़ बनाने के लिए एक अनुशंसित PCB लैंड पैटर्न (फुटप्रिंट) और सोल्डर पेस्ट स्टेंसिल डिज़ाइन प्रदान किया गया है। फुटप्रिंट में अच्छे सोल्डर वेटिंग और यांत्रिक स्थिरता को सुविधाजनक बनाने के लिए थर्मल रिलीफ पैटर्न और उपयुक्त पैड आकार शामिल हैं। इस अनुशंसित लेआउट का पालन करने से टॉम्बस्टोनिंग, मिसलाइनमेंट और अपर्याप्त सोल्डर जोड़ों को रोकने में मदद मिलती है।

5. असेंबली, हैंडलिंग और एप्लिकेशन दिशानिर्देश

5.1 नमी संवेदनशीलता और बेकिंग

SMD5050 पैकेज नमी-संवेदनशील है (IPC/JEDEC J-STD-020C के अनुसार MSL वर्गीकृत)। यदि मूल नमी अवरोध बैग खोला जाता है और घटक निर्दिष्ट सीमाओं से परे परिवेशी आर्द्रता के संपर्क में आते हैं, तो अवशोषित नमी रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान वाष्पित हो सकती है, जिससे आंतरिक परत अलग होना या दरार पड़ना ("पॉपकॉर्निंग") हो सकता है।

• भंडारण: Store unopened bags at <30°C/<85% RH. After opening, store at <30°C/<60% RH and use within 12 hours.
• बेकिंग: If exposure exceeds limits or the humidity indicator card shows high humidity, bake at 60°C for 24 hours before soldering. Do not exceed 60°C. Use within 1 hour after baking or store in a dry cabinet (<20% RH).

5.2 इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा

एलईडी सेमीकंडक्टर उपकरण हैं जो ईएसडी क्षति के प्रति संवेदनशील हैं, विशेष रूप से हरे, नीले और सफेद (यहाँ लागू नहीं) प्रकार। ईएसडी तत्काल विफलता (विनाशकारी) या अव्यक्त क्षति का कारण बन सकता है जिससे जीवनकाल कम हो सकता है और प्रदर्शन में गिरावट आ सकती है।

• सावधानियाँ: एक पूर्ण ईएसडी नियंत्रण कार्यक्रम लागू करें: ग्राउंडेड कलाई पट्टियों, एंटी-स्टैटिक मैट, आयनकारक और चालक फर्शिंग का उपयोग करें। एलईडी को केवल ईएसडी-सुरक्षित कार्य स्टेशनों पर संभालें।
• पैकेजिंग: परिवहन और भंडारण के लिए चालक या अपव्ययी सामग्री का उपयोग करें।

5.3 सर्किट डिज़ाइन सिफारिशें

उचित ड्राइव सर्किटरी प्रदर्शन और दीर्घायु के लिए महत्वपूर्ण है।

• करंट लिमिटिंग: प्रत्येक रंग चैनल के लिए हमेशा एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करें। यह आपूर्ति वोल्टेज और व्यक्तिगत एलईडी के बीच फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) में भिन्नता के विरुद्ध करंट को स्थिर करता है।
• ड्राइवर प्रकार: Constant-voltage drivers की तुलना में constant-current drivers को इष्टतम स्थिरता और thermal runaway को रोकने के लिए दृढ़ता से अनुशंसित किया जाता है।
• Connection Polarity: पावर लगाने से पहले anode/cathode polarity सत्यापित करें। Reverse connection से LED क्षतिग्रस्त हो सकती है।
• पावर अनुक्रमण: कनेक्ट करते समय, पहले ड्राइवर आउटपुट को एलईडी से कनेक्ट करें, फिर वोल्टेज ट्रांजिएंट से बचने के लिए ड्राइवर को इनपुट पावर दें।

डेटाशीट दो सर्किट कॉन्फ़िगरेशन दिखाती है: एक जहां प्रत्येक समानांतर स्ट्रिंग के लिए एक अकेला रेसिस्टर होता है (यदि Vf भिन्न हो तो करंट असंतुलन के कारण कम आदर्श) और एक जहां प्रत्येक एलईडी के लिए एक अलग रेसिस्टर होता है (बेहतर करंट नियंत्रण के लिए पसंदीदा)।

5.4 हैंडलिंग सावधानियाँ

नंगी उंगलियों से LED लेंस को सीधे संभालने से बचें। त्वचा के तेल सिलिकॉन लेंस को दूषित कर सकते हैं, जिससे प्रकाशीय गिरावट और प्रकाश उत्पादन में कमी आ सकती है। घटक संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए वैक्यूम पिक-अप टूल या साफ ट्वीज़र्स का उपयोग करें। ट्वीज़र्स के साथ अत्यधिक यांत्रिक बल वायर बॉन्ड या पैकेज के अंदर सेमीकंडक्टर डाई को नुकसान पहुंचा सकता है।

6. ऑर्डरिंग जानकारी और मॉडल नंबरिंग

उत्पाद एक विशिष्ट पार्ट नंबर कोडिंग प्रणाली का पालन करता है: T5A003FA। जबकि दस्तावेज़ में प्रत्येक खंड के लिए पूर्ण डिकोडिंग विवरण प्रदान किए गए हैं (फ्लक्स कोड, कलर टेम्परेचर, आंतरिक कोड, चिप काउंट, लेंस कोड और पैकेज आउटलाइन को कवर करते हुए), मुख्य पहचानकर्ता "5050" पैकेज आकार की पुष्टि करता है, और "RGB" या "F" फुल-कलर (रेड, ग्रीन, ब्लू) प्रकार को इंगित करता है।

7. एप्लिकेशन नोट्स और डिज़ाइन विचार

7.1 थर्मल मैनेजमेंट

यद्यपि अधिकतम जंक्शन तापमान 125°C है, लेकिन कम तापमान पर संचालन से जीवनकाल में काफी वृद्धि होती है और रंग स्थिरता बनी रहती है। सुनिश्चित करें कि हीट स्प्रेडिंग के लिए PCB में पर्याप्त तांबे का क्षेत्रफल है। उच्च-शक्ति या उच्च-घनत्व एरे के लिए, मेटल-कोर PCB (MCPCB) या सक्रिय कूलिंग के उपयोग पर विचार करें।

7.2 कलर मिक्सिंग और कंट्रोल

किसी विशिष्ट श्वेत बिंदु या संतृप्त रंग को प्राप्त करने के लिए, लाल, हरे और नीले चैनलों के बीच धारा अनुपात का सटीक नियंत्रण आवश्यक है। यह आमतौर पर PWM डिमिंग के माध्यम से किया जाता है, जो रंग नियंत्रण के लिए एनालॉग डिमिंग की तुलना में अधिक प्रभावी है, क्योंकि यह LED के इष्टतम अग्र वोल्टेज और रंग विशेषताओं को बनाए रखता है। भिन्न अग्र वोल्टेज के कारण, यदि प्रतिरोधकों के साथ एक सामान्य वोल्टेज आपूर्ति का उपयोग किया जा रहा है, तो प्रत्येक रंग के लिए अलग-अलग ड्राइवर चैनल या सावधानीपूर्वक गणना किए गए प्रतिरोधक मानों की आवश्यकता होती है।

7.3 प्रकाशीय डिज़ाइन

120-डिग्री का व्यूइंग एंगल एक विस्तृत, लैम्बर्टियन जैसा एमिशन पैटर्न प्रदान करता है। निर्देशित प्रकाश की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, लेंस या रिफ्लेक्टर जैसे सेकेंडरी ऑप्टिक्स को LED के ऊपर लगाया जा सकता है। सिलिकॉन लेंस सामग्री अपेक्षाकृत नरम होती है; असेंबली के दौरान इसे खरोंचने से बचने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए।

8. तुलना और विभेदन

तीन अलग-अलग SMD LEDs (जैसे, 3528 पैकेज) के उपयोग की तुलना में, एकीकृत SMD5050 RGB एक अधिक कॉम्पैक्ट समाधान प्रदान करता है, पिक-एंड-प्लेस असेंबली को सरल बनाता है (एक घटक बनाम तीन), और तीन रंग बिंदुओं की सटीक स्थानिक संरेखण सुनिश्चित करता है, जो कम दूरी पर अच्छे कलर मिक्सिंग के लिए महत्वपूर्ण है। पहले के RGB LED पैकेजों की तुलना में, 5050 अक्सर इसके बड़े फुटप्रिंट के कारण उच्च प्रकाश उत्पादन और बेहतर थर्मल प्रदर्शन प्रदान करता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)

9.1 क्या मैं एक ही रेसिस्टर से तीनों रंगों को समानांतर में चला सकता हूँ?

नहीं, यह अनुशंसित नहीं है। लाल, हरे और नीले चिप्स के फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) अलग-अलग होते हैं। उन्हें एक ही रेसिस्टर के साथ समानांतर में जोड़ने से गंभीर करंट असंतुलन होगा, जिससे अधिकांश करंट सबसे कम Vf वाले चैनल (आमतौर पर लाल) से प्रवाहित होगा। इससे रंग गलत हो जाएंगे और कुछ चिप्स में संभावित ओवर-करंट की स्थिति उत्पन्न हो सकती है।

9.2 बेकिंग क्यों आवश्यक है, और क्या मैं तेजी से बेक करने के लिए अधिक तापमान का उपयोग कर सकता हूँ?

बेकिंग अवशोषित नमी को हटाती है ताकि रीफ्लो के दौरान क्षति को रोका जा सके। 60°C से अधिक न करें। उच्च तापमान आंतरिक सामग्रियों (सिलिकॉन, यदि मौजूद हो तो फॉस्फोर्स, चिपकने वाले) और टेप-एंड-रील पैकेजिंग को ही खराब कर सकता है।

9.3 इस एलईडी का सामान्य जीवनकाल क्या है?

LED का जीवनकाल (जिसे अक्सर L70 - प्रारंभिक चमकदार फ्लक्स के 70% तक का समय के रूप में परिभाषित किया जाता है) संचालन की स्थितियों पर अत्यधिक निर्भर करता है, मुख्यतः ड्राइव करंट और जंक्शन तापमान। अनुशंसित करंट (60mA प्रति चिप) पर या उससे नीचे संचालन और अच्छे थर्मल डिज़ाइन के माध्यम से कम जंक्शन तापमान बनाए रखने से हजारों घंटे तक का संचालन प्राप्त किया जा सकता है।

10. व्यावहारिक अनुप्रयोग उदाहरण

परिदृश्य: एक रंग बदलने वाली LED स्ट्रिप का डिज़ाइन।

1. लेआउट: एक लचीले PCB स्ट्रिप पर परिभाषित पिच (जैसे, 30 एलईडी/मीटर) पर कई SMD5050 RGB एलईडी लगाई जाती हैं।
2. सर्किटरी: प्रत्येक एलईडी के आर, जी, और बी एनोड स्ट्रिप पर अलग-अलग करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स के माध्यम से कॉमन पावर रेल्स (Vcc_R, Vcc_G, Vcc_B) से जुड़े होते हैं। कैथोड एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित एन-चैनल MOSFETs के ड्रेन से जुड़े होते हैं।
3. नियंत्रण: माइक्रोकंट्रोलर प्रत्येक एलईडी समूह के प्रत्येक रंग चैनल के लिए PWM सिग्नल जनरेट करता है (जो अक्सर WS2812B जैसे एड्रेसेबल स्ट्रिप्स के लिए 3-एलईडी सेगमेंट में समूहीकृत होते हैं, जिसमें एक कंट्रोलर चिप इंटीग्रेटेड होती है)। यह प्रत्येक सेगमेंट के लिए स्वतंत्र रंग और चमक नियंत्रण की अनुमति देता है।
4. पावर: 5V या 12V का एक निरंतर-वोल्टेज आपूर्ति स्रोत उपयोग किया जाता है। स्ट्रिप के साथ वोल्टेज ड्रॉप को ध्यान में रखते हुए, प्रति चिप वांछित 60mA प्रदान करने के लिए वोल्टेज और रोकनेवाला मान चुने जाते हैं।
5. असेंबली: स्ट्रिप को नमी संवेदनशीलता और ESD दिशानिर्देशों का पालन करते हुए, SMT प्रक्रियाओं का उपयोग करके असेंबल किया जाता है। सोल्डरिंग के बाद, वाटरप्रूफिंग के लिए अक्सर एक सिलिकॉन कोटिंग लगाई जाती है।

11. संचालन सिद्धांत

एक LED एक अर्धचालक p-n जंक्शन डायोड है। जब डायोड के थ्रेशोल्ड से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो सक्रिय परत के भीतर n-प्रकार क्षेत्र के इलेक्ट्रॉन p-प्रकार क्षेत्र के होल्स के साथ पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करता है। उत्सर्जित प्रकाश की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (रंग) सक्रिय क्षेत्र में प्रयुक्त अर्धचालक पदार्थों की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। SMD5050 RGB तीन ऐसे जंक्शनों को, जो विभिन्न पदार्थ प्रणालियों (जैसे, लाल के लिए AlInGaP, हरे और नीले के लिए InGaN) से बने होते हैं, एक पैकेज में एकीकृत करता है। प्रत्येक चिप से प्रकाश बाह्य रूप से मिलकर अनुभूत रंग उत्पन्न करता है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

आरजीबी एलईडी में सामान्य प्रवृत्ति उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन), बेहतर रंग प्रतिपादन (विस्तृत गैमट) और उच्च विश्वसनीयता की ओर है। बड़े पैमाने पर उत्पादन में स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सख्त रंग और फ्लक्स बिनिंग की ओर भी एक बदलाव है। नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एकीकरण (जैसे, अंतर्निहित आईसी के साथ "स्मार्ट एलईडी" या एड्रेसेबल एलईडी बनाना) तेजी से आम होता जा रहा है, जो गतिशील प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए सिस्टम डिजाइन को सरल बनाता है। इसके अलावा, पैकेजिंग सामग्रियों में प्रगति का लक्ष्य बेहतर थर्मल प्रदर्शन और आर्द्रता और यूवी एक्सपोजर जैसे पर्यावरणीय कारकों के प्रति दीर्घकालिक प्रतिरोध प्रदान करना है।