विषय सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 लक्षित अनुप्रयोग
- 2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स
- 2.2 Electro-Optical Characteristics
- 3. Binning System Explanation
- 3.1 Radiant Flux Binning
- 3.2 Peak Wavelength Binning
- 3.3 Forward Voltage Binning
- 4. परफॉर्मेंस कर्व एनालिसिस
- 4.1 फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट (IV कर्व)
- 4.2 रिलेटिव रेडिएंट फ्लक्स बनाम फॉरवर्ड करंट
- 4.3 सापेक्ष दीप्तिमान फ्लक्स बनाम जंक्शन तापमान
- 4.4 शिखर तरंगदैर्ध्य बनाम जंक्शन तापमान
- 4.5 वर्णक्रमीय वितरण
- 4.6 Derating Curve
- 5. Mechanical and Packaging Information
- 5.1 Mechanical Dimensions
- 5.2 Soldering Pad Design and Polarity
- 6. Soldering and Assembly Guidelines
- 6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया
- 7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी
- 7.1 Emitter Tape and Reel Packaging
- 7.2 Moisture Sensitivity and Storage
- 7.3 उत्पाद नामकरण (ऑर्डर कोड)
- 7.4 लेबल स्पष्टीकरण
- 8. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार
- 8.1 थर्मल प्रबंधन
- 8.2 इलेक्ट्रिकल ड्राइव
- 8.3 Optical Design
- 9. तकनीकी तुलना और विभेदन
- 10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
- 10.1 विकिरण फ्लक्स (mW) और दीप्त फ्लक्स (lm) में क्या अंतर है?
- 10.2 एक स्थिर धारा ड्राइवर क्यों आवश्यक है?
- 10.3 क्या मैं इस LED को इसकी अधिकतम धारा 120mA पर चला सकता हूँ?
- 10.4 ऑर्डर करते समय मैं बिनिंग कोड्स की व्याख्या कैसे करूं?
- 11. डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी
- 11.1 केस: पोर्टेबल यूवी काउंटरफ़ीट डिटेक्टर
- 12. तकनीकी सिद्धांत परिचय
- 13. Technology Trends
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ एक कॉम्पैक्ट सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) पैकेज में रखी गई उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रावायलेट-ए (UVA) लाइट एमिटिंग डायोड (LED) की श्रृंखला के लिए पूर्ण तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है। इन घटकों का प्राथमिक अनुप्रयोग क्षेत्र उन प्रणालियों में है जिन्हें 365-370 नैनोमीटर रेंज के भीतर नियंत्रित पराबैंगनी उत्सर्जन की आवश्यकता होती है।
इस उत्पाद श्रृंखला के मुख्य लाभों में इसकी उच्च विकिरण दक्षता, जो विद्युत इनपुट की प्रति इकाई अधिक प्रकाशीय आउटपुट प्रदान करती है, और इसकी कम बिजली खपत प्रोफ़ाइल शामिल है। डिवाइस में 120 डिग्री का व्यापक दृश्य कोण है, जो इसके लक्षित अनुप्रयोगों में व्यापक और समान विकिरण सुनिश्चित करता है। इसका आकार, जिसकी लंबाई 2.8 मिमी और चौड़ाई 3.5 मिमी है, इसे स्थान-सीमित आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक असेंबली में एकीकरण के लिए उपयुक्त बनाता है।
The product is designed to comply with major international environmental and safety standards. It is confirmed to be RoHS (Restriction of Hazardous Substances) compliant, is manufactured using lead-free (Pb-free) processes, and adheres to the EU REACH regulation. Furthermore, it meets halogen-free requirements, with bromine (Br) and chlorine (Cl) content kept below specified limits (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
1.1 लक्षित अनुप्रयोग
विशिष्ट तरंगदैर्ध्य और आउटपुट विशेषताएँ इस LED श्रृंखला को कई विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती हैं:
- UV नेल क्योरिंग: जेल-आधारित नेल पॉलिश को क्योर करने वाले उपकरणों में प्रयुक्त।
- यूवी नकली पहचान: स्कैनर और डिटेक्टर में उपयोग किया जाता है ताकि बैंकनोट, दस्तावेज या उत्पादों पर सुरक्षा विशेषताओं को प्रकट किया जा सके जो यूवीए प्रकाश के तहत फ्लोरोसेंट होते हैं।
- यूवी मच्छर जाल: कीट पकड़ने वाले उपकरणों में एकीकृत, जहां यूवीए प्रकाश उड़ने वाले कीटों को आकर्षित करता है।
2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स
ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं है।
- अधिकतम DC अग्र धारा (IF): 120 mA
- अधिकतम ESD प्रतिरोध (मानव शरीर मॉडल): 2000 V
- Thermal Resistance (Rth): 25 °C/W. यह पैरामीटर दर्शाता है कि एलईडी जंक्शन से सोल्डर पैड तक ऊष्मा कितनी प्रभावी रूप से संचारित होती है। तापीय प्रबंधन के लिए कम मान बेहतर होता है।
- Maximum Junction Temperature (TJ): 110 °C. सेमीकंडक्टर चिप का स्वयं का तापमान इस सीमा से अधिक नहीं होना चाहिए।
- Operating Temperature Range (TOpr): -40 °C to +85 °C.
- Storage Temperature Range (TStg): -40 °C से +100 °C.
2.2 Electro-Optical Characteristics
सूचीबद्ध ऑर्डर कोड के लिए विशिष्ट ऑपरेटिंग पॉइंट और प्रदर्शन नीचे परिभाषित किए गए हैं। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी माप आम तौर पर 25°C के सोल्डर पैड तापमान पर लिए जाते हैं।
- फॉरवर्ड करंट (IF): 60 mA (विशिष्ट ऑपरेटिंग पॉइंट)
- फॉरवर्ड वोल्टेज (VF): 3.2 V से 3.8 V (I परF = 60mA)
- Peak Wavelength (λP): 365 nm to 370 nm
- Radiant Flux (Φe):
- Minimum: 70 mW
- सामान्य: 90 mW
- अधिकतम: 130 mW
3. Binning System Explanation
Mass production में consistency सुनिश्चित करने के लिए, LEDs को performance bins में वर्गीकृत किया जाता है। इससे designers को ऐसे components चुनने की सुविधा मिलती है जो उनके application के लिए specific minimum criteria को पूरा करते हैं।
3.1 Radiant Flux Binning
एलईडी को उनके ऑपरेटिंग करंट पर न्यूनतम रेडिएंट फ्लक्स आउटपुट के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। बिन कोड (R5, R6, R7, R8, R9, S1) बढ़ते हुए आउटपुट स्तरों का प्रतिनिधित्व करते हैं, न्यूनतम 70mW (R5) से लेकर 130mW (S1) तक। मापन सहनशीलता ±10% है।
3.2 Peak Wavelength Binning
तरंगदैर्ध्य को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। इस श्रृंखला के सभी उपकरण "U36" नामक एकल बिन के अंतर्गत आते हैं, जो 365nm और 370nm के बीच एक शिखर तरंगदैर्ध्य की गारंटी देता है, जिसका मापन सहनशीलता ±1nm है।
3.3 Forward Voltage Binning
उपकरणों को 60mA पर उनके फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के आधार पर भी वर्गीकृत किया जाता है। तीन बिन परिभाषित किए गए हैं:
- 3234: VF = 3.2V - 3.4V
- 3436: VF = 3.4V - 3.6V
- 3638: VF = 3.6V - 3.8V
4. परफॉर्मेंस कर्व एनालिसिस
4.1 फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट (IV कर्व)
प्रदान किया गया वक्र LED के पार लगाए गए वोल्टेज और परिणामी करंट के बीच गैर-रैखिक संबंध को दर्शाता है। 60mA पर सेट किए गए एक स्थिर-धारा ड्राइवर के लिए, विद्युत विशेषताओं में परिभाषित के अनुसार अपेक्षित वोल्टेज ड्रॉप 3.2V-3.8V की सीमा के भीतर होगा। वक्र दिखाता है कि कैसे वोल्टेज करंट के साथ बढ़ता है, जो प्रकाश उत्पादन को नियंत्रित करने और थर्मल रनवे को रोकने के लिए उचित करंट विनियमन की आवश्यकता पर जोर देता है, न कि वोल्टेज विनियमन की।
4.2 रिलेटिव रेडिएंट फ्लक्स बनाम फॉरवर्ड करंट
यह ग्राफ दर्शाता है कि प्रकाशीय आउटपुट (रेडिएंट फ्लक्स) फॉरवर्ड करंट के लगभग समानुपाती है। ड्राइव करंट बढ़ाने से प्रकाश उत्पादन बढ़ेगा। हालांकि, अनुशंसित 60mA से ऊपर संचालन अधिक ऊष्मा उत्पन्न करेगा, जिससे डीरेटिंग कर्व में दिखाए अनुसार प्रभावकारिता और जीवनकाल कम होने की संभावना है।
4.3 सापेक्ष दीप्तिमान फ्लक्स बनाम जंक्शन तापमान
यह थर्मल प्रबंधन के लिए एक महत्वपूर्ण विशेषता है। वक्र दर्शाता है कि जैसे-जैसे जंक्शन तापमान (TJ) बढ़ता है, विकिरण फ्लक्स आउटपुट कम हो जाता है। यह नकारात्मक तापमान गुणांक एक प्रभावी थर्मल डिज़ाइन (जैसे, थर्मल वाया वाला PCB, पर्याप्त तांबे का क्षेत्र, और संभवतः एक हीटसिंक का उपयोग) के महत्व को उजागर करता है ताकि संचालन के दौरान LED का जंक्शन तापमान यथासंभव कम बनाए रखा जा सके, जिससे स्थिर और अधिकतम प्रकाश आउटपुट सुनिश्चित हो।
4.4 शिखर तरंगदैर्ध्य बनाम जंक्शन तापमान
एलईडी की चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य का तापमान पर मामूली निर्भरता होती है। यह ग्राफ इस यूवीए डिवाइस के लिए उस बदलाव को मात्रात्मक रूप से दर्शाता है। उन अनुप्रयोगों के लिए इस बदलाव को समझना महत्वपूर्ण है जहाँ सटीक तरंगदैर्ध्य महत्वपूर्ण है, जैसे कि कुछ क्योरिंग या फ्लोरोसेंस प्रक्रियाओं में।
4.5 वर्णक्रमीय वितरण
सापेक्ष वर्णक्रमीय वितरण प्लॉट विभिन्न तरंगदैर्ध्यों पर उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता दर्शाता है। इस UVA LED के लिए, उत्सर्जन 365-370nm शिखर के आसपास केंद्रित है जिसकी एक विशिष्ट वर्णक्रमीय चौड़ाई है। यह जानकारी विशिष्ट यूवी वर्णक्रमीय बैंड के प्रति संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
4.6 Derating Curve
डिरेटिंग कर्व सोल्डर पैड (एनोड साइड) पर मापे गए तापमान के आधार पर अधिकतम अनुमेय निरंतर फॉरवर्ड करंट प्रदान करता है। जैसे-जैसे सोल्डर पैड का तापमान बढ़ता है, अधिकतम 110°C जंक्शन तापमान को पार करने से रोकने के लिए अधिकतम सुरक्षित ऑपरेटिंग करंट को कम किया जाना चाहिए। विश्वसनीय सिस्टम डिजाइन करने, विशेष रूप से उच्च परिवेशी तापमान वाले वातावरण में, के लिए यह कर्व आवश्यक है।
5. Mechanical and Packaging Information
5.1 Mechanical Dimensions
एलईडी पैकेज का एक आयताकार फुटप्रिंट 2.8mm x 3.5mm है। विस्तृत आयामी चित्र सोल्डर पैडों की सटीक स्थिति, लेंस की ज्यामिति और थर्मल पैड के स्थान को निर्दिष्ट करते हैं। थर्मल पैड विद्युत रूप से कैथोड से जुड़ा हुआ नोट किया गया है। जब तक अन्यथा न कहा गया हो, मानक आयामी सहनशीलता ±0.2mm है। एक महत्वपूर्ण हैंडलिंग नोट लेंस पर बल लगाने के खिलाफ चेतावनी देता है, क्योंकि इससे डिवाइस विफलता हो सकती है।
5.2 Soldering Pad Design and Polarity
सोल्डरिंग पैटर्न आरेख एनोड और कैथोड पैडों को स्पष्ट रूप से पहचानता है। असेंबली के दौरान सही पोलैरिटी का पालन किया जाना चाहिए। डिज़ाइन में एलईडी डाई से प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) तक ऊष्मा स्थानांतरण की सुविधा के लिए एक केंद्रीय थर्मल पैड शामिल है।
6. Soldering and Assembly Guidelines
6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया
यह UVA LED श्रृंखला मानक सरफेस-माउंट टेक्नोलॉजी (SMT) असेंबली प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है। मुख्य दिशानिर्देशों में शामिल हैं:
- थर्मल स्ट्रेस से बचने के लिए एक ही डिवाइस पर रीफ्लो सोल्डरिंग दो बार से अधिक नहीं की जानी चाहिए।
- सोल्डरिंग के हीटिंग चरण के दौरान LED बॉडी पर यांत्रिक तनाव को न्यूनतम रखा जाना चाहिए।
- LED को सोल्डर करने के बाद सर्किट बोर्ड को मोड़ा या झुकाया नहीं जाना चाहिए।
- यदि एडहेसिव का उपयोग किया जाता है, तो उसके क्योरिंग प्रक्रिया को घटक के अनुकूल मानक ओवन प्रोफाइल का पालन करना चाहिए।
एक विशिष्ट रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल सुझाई गई है, जो प्रीहीट, सोक, रीफ्लो और कूलिंग चरणों के लिए अनुशंसित समय-तापमान संबंध दर्शाती है ताकि एलईडी को क्षति पहुंचाए बिना एक विश्वसनीय सोल्डर जोड़ सुनिश्चित किया जा सके।
7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी
7.1 Emitter Tape and Reel Packaging
स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली के लिए, एलईडी को उभरे हुए कैरियर टेप पर आपूर्ति की जाती है जो रीलों पर लपेटा होता है। मानक पैकेजिंग मात्रा प्रति रील 2000 टुकड़े है। कैरियर टेप पॉकेट्स और रील के लिए विस्तृत आयामी चित्र प्रदान किए गए हैं, जिनमें सामान्य सहनशीलता ±0.1mm है।
7.2 Moisture Sensitivity and Storage
घटकों को वायुमंडलीय नमी के अवशोषण को रोकने के लिए नमी-प्रतिरोधी अवरोधक थैलियों में पैक किया जाता है, जो उच्च-तापमान रीफ्लो प्रक्रिया के दौरान "पॉपकॉर्निंग" (पैकेज क्रैकिंग) का कारण बन सकती है। एक बार सीलबंद थैली खोलने के बाद, घटकों को निर्दिष्ट समय सीमा के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए या सोल्डरिंग से पहले मानक IPC/JEDEC दिशानिर्देशों के अनुसार बेक किया जाना चाहिए।
7.3 उत्पाद नामकरण (ऑर्डर कोड)
पूर्ण ऑर्डर कोड एक संरचित स्ट्रिंग है जो सभी प्रमुख विनिर्देशों को एनकोड करती है। उदाहरण के लिए: UVA2835TZ0112-PUA6570120X38060-2T इस प्रकार विभाजित होता है:
- UVA2835TZ0112: Base part number (UVA, 2835 package, PCT material, with Zener, 1 chip, 120° angle).
- P: Chip orientation (P-side up).
- UA: Color Rendering Index code (UVA).
- 6570: Wavelength range code.
- 120: Maximum radiant flux spec code.
- X38: फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज (3.2V-3.8V).
- 060: फॉरवर्ड करंट रेटिंग (60mA).
- 2: पैकेजिंग प्रकार (प्रति रील 2,000 टुकड़े)।
- T: टेप पैकेजिंग कोड।
7.4 लेबल स्पष्टीकरण
रील लेबल में ट्रेसबिलिटी और पहचान के लिए कई फ़ील्ड शामिल हैं:
- P/N: निर्माता का उत्पादन संख्या।
- मात्रा: रील पर घटकों की मात्रा।
- CAT / HUE / REF: क्रमशः रेडिएंट फ्लक्स बिन, कलर (वेवलेंथ) बिन और फॉरवर्ड वोल्टेज बिन के लिए कोड।
- LOT No: ट्रेसबिलिटी के लिए निर्माण लॉट नंबर।
8. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार
8.1 थर्मल प्रबंधन
25°C/W के थर्मल प्रतिरोध और तापमान के आउटपुट और तरंगदैर्ध्य पर नकारात्मक प्रभाव को देखते हुए, प्रभावी हीट सिंकिंग अत्यंत महत्वपूर्ण है। डिज़ाइनरों को चाहिए:
- एक ऐसे PCB का उपयोग करें जिसमें आंतरिक ग्राउंड प्लेन या बड़े कॉपर क्षेत्रों से जुड़ा एक समर्पित थर्मल पैड लैंड पैटर्न हो।
- एलईडी के थर्मल पैड के नीचे एकाधिक थर्मल वाया शामिल करें ताकि गर्मी को अन्य PCB परतों या एक बाहरी हीटसिंक तक पहुंचाया जा सके।
- अनुप्रयोग में अपेक्षित अधिकतम सोल्डर पैड तापमान के लिए संचालन धारा उपयुक्त है, यह सुनिश्चित करने के लिए डीरेटिंग वक्र का संदर्भ लें।
8.2 इलेक्ट्रिकल ड्राइव
एलईडी धारा-चालित उपकरण हैं। सुसंगत आउटपुट और दीर्घायु के लिए, एक साधारण श्रृंखला रोकनेवाला या वोल्टेज स्रोत के बजाय एक निरंतर-धारा ड्राइवर सर्किट की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है। ड्राइवर को स्थिर 60mA (या डीरेटिंग आवश्यकताओं के अनुसार कम धारा) की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए और इसे 3.2V से 3.8V के फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज को सहन करने में सक्षम होना चाहिए।
8.3 Optical Design
120-डिग्री व्यूइंग एंगल एक चौड़ी बीम प्रदान करता है। फोकस्ड या कोलिमेटेड यूवी प्रकाश की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, सेकेंडरी ऑप्टिक्स (लेंस या रिफ्लेक्टर) आवश्यक होंगे। इन ऑप्टिक्स की सामग्री यूवीए तरंग दैर्ध्य के लिए पारदर्शी होनी चाहिए (जैसे, विशेष ग्लास या यूवी-स्टेबल प्लास्टिक जैसे PMMA)।
9. तकनीकी तुलना और विभेदन
Compared to older through-hole UV lamps or larger SMD packages, this 2835 UVA LED offers significant advantages:
- Size and Integration: कॉम्पैक्ट 2835 फुटप्रिंट उच्च घनत्व वाले प्लेसमेंट और छोटे, आधुनिक उपकरणों में एकीकरण की अनुमति देता है।
- दक्षता: उच्च विकिरण दक्षता से दिए गए प्रकाश आउटपुट के लिए कम बिजली की खपत और कम ऊष्मा उत्पादन होता है।
- जीवनकाल: सॉलिड-स्टेट एलईडी में आमतौर पर पारंपरिक यूवी बल्बों की तुलना में बहुत लंबा परिचालन जीवनकाल होता है।
- तत्काल चालू/बंद: एलईडी तुरंत पूर्ण आउटपुट तक पहुँच जाते हैं, कुछ बल्बों के विपरीत जिन्हें वार्म-अप समय की आवश्यकता होती है।
- पर्यावरणीय: RoHS, हैलोजन-मुक्त, और REACH अनुपालन सख्त वैश्विक पर्यावरणीय नियमों को पूरा करता है।
10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
10.1 विकिरण फ्लक्स (mW) और दीप्त फ्लक्स (lm) में क्या अंतर है?
दीप्त फ्लक्स (लुमेन में मापा जाता है) मानव आँख की संवेदनशीलता (प्रकाशिक दृष्टि) के अनुसार भारित होता है। विकिरण फ्लक्स (वाट में मापा जाता है) उत्सर्जित कुल प्रकाशीय शक्ति है, दृश्यता की परवाह किए बिना। चूंकि UVA प्रकाश मनुष्यों के लिए काफी हद तक अदृश्य होता है, इसलिए इसके प्रदर्शन को सही ढंग से विकिरण फ्लक्स (mW) में निर्दिष्ट किया जाता है।
10.2 एक स्थिर धारा ड्राइवर क्यों आवश्यक है?
एलईडी का अग्र वोल्टेज तापमान और प्रत्येक इकाई के अनुसार भिन्न होता है (जैसा कि बिनिंग में देखा गया है)। एक स्थिर वोल्टेज स्रोत धारा में बड़े उतार-चढ़ाव का कारण बनेगा, जिससे प्रकाश उत्पादन में असंगति और संभावित अतिधारा क्षति हो सकती है। एक स्थिर धारा स्रोत स्थिर, पूर्वानुमेय प्रदर्शन सुनिश्चित करता है।
10.3 क्या मैं इस LED को इसकी अधिकतम धारा 120mA पर चला सकता हूँ?
120mA का Absolute Maximum Rating एक तनाव सीमा है, न कि एक अनुशंसित संचालन स्थिति। इस धारा पर निरंतर संचालन से अत्यधिक ऊष्मा उत्पन्न होगी, जो संभवतः अधिकतम जंक्शन तापमान को पार कर जाएगी, जब तक कि कोई असाधारण शीतलन समाधान उपयोग न किया जाए। अनुशंसित संचालन धारा 60mA है, जैसा कि विद्युत विशेषताओं की तालिका में परिभाषित किया गया है। कमरे के तापमान से ऊपर किसी भी संचालन के लिए derating curve का परामर्श लेना चाहिए।
10.4 ऑर्डर करते समय मैं बिनिंग कोड्स की व्याख्या कैसे करूं?
अपने एप्लिकेशन की न्यूनतम आवश्यकताओं के आधार पर बिन चुनें। उदाहरण के लिए, यदि आपके सिस्टम को कम से कम 90mW यूवी आउटपुट की आवश्यकता है, तो आपको बिन R7, R8, R9, या S1 निर्दिष्ट करना चाहिए। यदि आपके ड्राइवर सर्किट में वोल्टेज की सख्त सीमाएं हैं, तो आपको एक विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज बिन (जैसे, 3234) निर्दिष्ट करने की आवश्यकता हो सकती है। पूर्ण ऑर्डर कोड इन बिन चयनों को शामिल करता है।
11. डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी
11.1 केस: पोर्टेबल यूवी काउंटरफ़ीट डिटेक्टर
डिज़ाइन लक्ष्य: मुद्रा की जांच के लिए एक हाथ में आने वाली, बैटरी से चलने वाली डिवाइस बनाएं।
कार्यान्वयन: 3.7V ली-आयन बैटरी द्वारा संचालित एक छोटे, कुशल बूस्ट कन्वर्टर/स्थिर-धारा ड्राइवर द्वारा इन 4-6 UVA एलईडी की एक श्रृंखला को श्रृंखला में चलाया जा सकता है। 120° का चौड़ा बीम कोण जटिल प्रकाशिकी की आवश्यकता को समाप्त कर देता है, जिससे यूवी-पारदर्शी विंडो के पीछे सरल प्लेसमेंट संभव होता है। कॉम्पैक्ट 2835 आकार पीसीबी को छोटा रखता है। ऐसे उपकरण के विशिष्ट रुक-रुक कर, अल्प अवधि के उपयोग के कारण यहां थर्मल प्रबंधन कम महत्वपूर्ण है। डिजाइनर पर्याप्त प्रकाशन तीव्रता सुनिश्चित करने के लिए एक रेडिएंट फ्लक्स बिन (जैसे, R7 या उच्चतर) का चयन करेगा।
12. तकनीकी सिद्धांत परिचय
UVA एलईडी अर्धचालक पदार्थों में विद्युत-प्रकाश उत्सर्जन के सिद्धांत पर कार्य करती हैं। जब एलईडी चिप के p-n जंक्शन पर एक अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं और फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। इन फोटॉनों की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (इस मामले में, 365-370nm) चिप के निर्माण में प्रयुक्त अर्धचालक पदार्थों की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है, जिसमें आमतौर पर एल्युमिनियम गैलियम नाइट्राइड (AlGaN) या इसी तरह के III-नाइट्राइड यौगिक शामिल होते हैं। उत्सर्जित UVA विकिरण मानव आंख को दिखाई नहीं देता है लेकिन कुछ पदार्थों में प्रतिदीप्ति पैदा कर सकता है और प्रकाश-रासायनिक प्रतिक्रियाएं शुरू कर सकता है, जो क्यूरिंग और पहचान में इसके अनुप्रयोगों का आधार है।
13. Technology Trends
यूवी एलईडी का क्षेत्र तेजी से आगे बढ़ रहा है। प्रमुख रुझानों में शामिल हैं:
- बढ़ी हुई प्रभावकारिता: चल रहे शोध का लक्ष्य UVA LEDs की वॉल-प्लग दक्षता (आउटपुट प्रकाश शक्ति / इनपुट विद्युत शक्ति) में सुधार करना है, जिससे ऊर्जा खपत और तापीय भार कम हो।
- छोटी तरंगदैर्ध्य: स्टरलाइजेशन, मेडिकल थेरेपी और सेंसिंग में अनुप्रयोगों के लिए विश्वसनीय और कुशल यूवीबी और यूवीसी एलईडी की ओर विकास जारी है।
- उच्च शक्ति घनत्व: चिप डिज़ाइन और पैकेजिंग थर्मल मैनेजमेंट में सुधार उच्च रेडिएंट फ्लक्स आउटपुट वाले एकल उपकरणों को सक्षम कर रहे हैं।
- बेहतर जीवनकाल और विश्वसनीयता: सामग्री और पैकेजिंग में प्रगति यूवी एलईडी के परिचालन जीवनकाल को बढ़ा रही है, जिससे वे अधिक मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए व्यवहार्य हो रहे हैं।
- लागत में कमी: निर्माण मात्रा बढ़ने और प्रक्रियाओं के परिपक्व होने के साथ, यूवी आउटपुट प्रति मिलीवाट की लागत लगातार कम हो रही है, जिससे नए बाजार अनुप्रयोग खुल रहे हैं।
LED विनिर्देशन शब्दावली
LED तकनीकी शब्दों की पूर्ण व्याख्या
प्रकाशविद्युत प्रदर्शन
| शब्द | इकाई/प्रतिनिधित्व | सरल व्याख्या | महत्वपूर्ण क्यों |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | बिजली के प्रति वाट प्रकाश उत्पादन, अधिक होने का अर्थ है अधिक ऊर्जा कुशल। | सीधे ऊर्जा दक्षता ग्रेड और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| Luminous Flux | lm (lumens) | स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश पर्याप्त चमकीला है या नहीं। |
| देखने का कोण | ° (डिग्री), उदाहरण के लिए, 120° | वह कोण जहाँ प्रकाश की तीव्रता आधी रह जाती है, बीम की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश की सीमा और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| CCT (Color Temperature) | K (Kelvin), जैसे, 2700K/6500K | प्रकाश की गर्माहट/ठंडक, कम मान पीलेपन/गर्म, अधिक मान सफेदी/ठंडे स्वर का संकेत देते हैं। | 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, उदाहरण के लिए, "5-step" | Color consistency metric, छोटे steps का मतलब है अधिक सुसंगत रंग। | एक ही बैच के एलईडी में समान रंग सुनिश्चित करता है। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य | nm (nanometers), उदाहरण के लिए, 620nm (लाल) | Rangin LEDs ke rang ke anuroop wavelength. | Laal, peela, hara monochrome LEDs ke hue ka nirdhaaran karta hai. |
| स्पेक्ट्रम वितरण | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | तरंगदैर्ध्यों पर तीव्रता वितरण दर्शाता है। | रंग प्रतिपादन और गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
Electrical Parameters
| शब्द | प्रतीक | सरल व्याख्या | डिज़ाइन संबंधी विचार |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | Minimum voltage to turn on LED, like "starting threshold". | ड्राइवर वोल्टेज Vf से अधिक या बराबर होना चाहिए, श्रृंखला में जुड़े एलईडी के लिए वोल्टेज जुड़ते हैं। |
| Forward Current | If | सामान्य एलईडी संचालन के लिए वर्तमान मूल्य। | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| अधिकतम पल्स धारा | Ifp | छोटी अवधि के लिए सहनीय शिखर धारा, जिसका उपयोग डिमिंग या फ्लैशिंग के लिए किया जाता है। | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | Max reverse voltage LED can withstand, beyond may cause breakdown. | Circuit must prevent reverse connection or voltage spikes. |
| थर्मल रेजिस्टेंस | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर तक ऊष्मा स्थानांतरण के 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 | Ability to withstand electrostatic discharge, higher means less vulnerable. | उत्पादन में एंटी-स्टैटिक उपायों की आवश्यकता है, विशेष रूप से संवेदनशील एलईडी के लिए। |
Thermal Management & Reliability
| शब्द | Key Metric | सरल व्याख्या | Impact |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | एलईडी चिप के अंदर का वास्तविक संचालन तापमान। | हर 10°C कमी जीवनकाल को दोगुना कर सकती है; बहुत अधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग परिवर्तन का कारण बनता है। |
| लुमेन मूल्यह्रास | L70 / L80 (घंटे) | प्रारंभिक चमक के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | सीधे तौर पर LED "service life" को परिभाषित करता है। |
| Lumen Maintenance | % (उदाहरण के लिए, 70%) | समय के बाद बची हुई चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के दौरान चमक बनाए रखने को दर्शाता है। |
| रंग परिवर्तन | Δu′v′ or MacAdam ellipse | उपयोग के दौरान रंग परिवर्तन की डिग्री। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्यों में रंग स्थिरता को प्रभावित करता है। |
| थर्मल एजिंग | सामग्री क्षरण | दीर्घकालिक उच्च तापमान के कारण ह्रास। | चमक में कमी, रंग परिवर्तन, या ओपन-सर्किट विफलता का कारण बन सकता 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 ताप प्रतिरोधकता, कम लागत; सिरेमिक: बेहतर ताप अपव्यय, लंबी आयु। |
| चिप संरचना | फ्रंट, फ्लिप चिप | Chip electrode arrangement. | Flip chip: better heat dissipation, higher efficacy, for high-power. |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, Silicate, Nitride | नीले चिप को ढकता है, कुछ को पीले/लाल रंग में परिवर्तित करता है, सफेद रंग बनाने के लिए मिलाता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रभावकारिता, CCT, और CRI को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिक्स | फ्लैट, माइक्रोलेंस, टीआईआर | प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने वाली सतह पर प्रकाशीय संरचना। | दृश्य कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
Quality Control & Binning
| शब्द | बिनिंग सामग्री | सरल व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स बिन | कोड उदाहरणार्थ, 2G, 2H | चमक के आधार पर समूहीकृत, प्रत्येक समूह में न्यूनतम/अधिकतम ल्यूमेन मान होते हैं। | एक ही बैच में समान चमक सुनिश्चित करता है। |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | Grouped by forward voltage range. | ड्राइवर मिलान सुविधाजनक बनाता है, सिस्टम दक्षता में सुधार करता है। |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांकों के आधार पर 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 etc. | CCT के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक की संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न दृश्य CCT आवश्यकताओं को पूरा करता है। |
Testing & Certification
| शब्द | मानक/परीक्षण | सरल व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen maintenance test | निरंतर तापमान पर दीर्घकालिक प्रकाश व्यवस्था, चमक क्षय का रिकॉर्डिंग। | एलईडी 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 | Illuminating Engineering Society | प्रकाशिक, विद्युत, तापीय परीक्षण विधियों को शामिल करता है। | उद्योग-मान्यता प्राप्त परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | हानिकारक पदार्थों (सीसा, पारा) की अनुपस्थिति सुनिश्चित करता है। | अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर बाजार पहुंच आवश्यकता। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | Energy efficiency and performance certification for lighting. | Used in government procurement, subsidy programs, enhances competitiveness. |