3mm इन्फ्रारेड एलईडी IR204/H16/L10 डेटाशीट - आकार 3mm - वोल्टेज 1.5V - तरंगदैर्ध्य 940nm - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक उच्च-तीव्रता वाले 3mm (T-1 प्रकार) इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (LED) के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण नीले रंग के पारदर्शी प्लास्टिक पैकेज में निर्मित है और इसे सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर, फोटोट्रांजिस्टर और इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल के साथ इष्टतम स्पेक्ट्रल मिलान प्राप्त करने के लिए अनुकूलित डिज़ाइन किया गया है। इसका प्राथमिक कार्य 940 नैनोमीटर की चरम तरंगदैर्ध्य वाला इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करना है, जो मानव आँख के लिए अदृश्य है लेकिन इलेक्ट्रॉनिक सेंसर द्वारा अत्यधिक पता लगाने योग्य है।

1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार

该LED具备多项关键优势，包括高可靠性、低正向电压和高辐射强度。其设计采用标准的2.54mm引脚间距，便于PCB集成。产品符合RoHS、欧盟REACH及无卤标准（Br < 900ppm，Cl < 900ppm，Br+Cl < 1500ppm），适用于注重环保和受法规约束的市场。其主要目标应用领域包括基于红外的系统，例如遥控器、接近传感器、物体检测和光电开关。

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

यह उपकरण अपने जीवनकाल और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए सख्त सीमाओं के भीतर काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। निरंतर अग्र धारा (IF) 100 mA से अधिक नहीं होनी चाहिए। पल्स चौड़ाई ≤100μs और ड्यूटी साइकिल ≤1% वाले पल्स ऑपरेशन मोड के लिए, अनुमत पीक फॉरवर्ड करंट (IFP) 1.0 A तक हो सकता है। अधिकतम रिवर्स वोल्टेज (VR) 5 V है। ऑपरेटिंग तापमान सीमा (Topr) -40°C से +85°C है, जबकि भंडारण तापमान (Tstg) सीमा -40°C से +100°C है। सोल्डरिंग तापमान (Tsol) 260°C या उससे कम पर रखा जाना चाहिए, जिसकी अवधि 5 सेकंड से अधिक न हो। 25°C फ्री एयर तापमान पर अधिकतम पावर डिसिपेशन (Pd) 150 mW है।

2.2 Electro-Optical Characteristics

जब तक अन्यथा न कहा गया हो, सभी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ 25°C के परिवेश तापमान (Ta) और 20mA की अग्र धारा (IF) पर निर्दिष्ट हैं। विकिरण तीव्रता (IE) ग्रेड के अनुसार वर्गीकृत है, जिसका न्यूनतम मान ग्रेड के आधार पर 4.0 से 11.0 mW/sr तक होता है। पीक वेवलेंथ (λp) का विशिष्ट मान 940 nm है, और स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ) 45 nm है। अग्र वोल्टेज (VF) का विशिष्ट मान 1.2 V है, अधिकतम मान 1.5 V है। 5V के रिवर्स वोल्टेज पर, रिवर्स करंट (IR) अधिकतम 10 μA है। व्यूइंग एंगल (2θ1/2), जिसे हाफ-इंटेंसिटी फुल एंगल के रूप में परिभाषित किया गया है, का विशिष्ट मान 50 डिग्री है।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

अनुप्रयोग डिजाइन में स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, LED के विकिरण आउटपुट को विभिन्न ग्रेड में विभाजित किया गया है। ग्रेडिंग IF=20mA पर मापी गई विकिरण तीव्रता पर आधारित है। उपलब्ध ग्रेड में K, L, M और N शामिल हैं, जिनकी संबंधित न्यूनतम और अधिकतम विकिरण तीव्रता मान इस प्रकार हैं: ग्रेड K: 4.0-6.4 mW/sr; ग्रेड L: 5.6-8.9 mW/sr; ग्रेड M: 7.8-12.5 mW/sr; ग्रेड N: 11.0-17.6 mW/sr। यह डिजाइनरों को उन घटकों का चयन करने में सक्षम बनाता है जो उनकी फोटोडिटेक्टर सर्किट की विशिष्ट संवेदनशीलता आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

4.1 Forward Current vs. Ambient Temperature Relationship

डेरेटिंग कर्व अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट और परिवेश तापमान के बीच संबंध दर्शाता है। परिवेश तापमान बढ़ने के साथ, अधिकतम अनुमत फॉरवर्ड करंट रैखिक रूप से घटता है। यह थर्मल रनवे को रोकने और जंक्शन तापमान को सुरक्षित संचालन सीमा के भीतर बनाए रखने की एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन विचार है, जिससे डिवाइस की विश्वसनीयता बनी रहती है।

4.2 स्पेक्ट्रम वितरण

स्पेक्ट्रल वितरण ग्राफ तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण तीव्रता को दर्शाता है। उत्सर्जित प्रकाश 940 nm की एक विशिष्ट चरम तरंगदैर्ध्य पर केंद्रित होता है और एक परिभाषित बैंडविड्थ रखता है। यह विशेषता प्राप्त करने वाले सेंसर के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि प्राप्त करने वाले सेंसर में आमतौर पर उनकी अपनी स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता वक्र होती है। एक अच्छा मिलान सिस्टम दक्षता और सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात को अधिकतम कर सकता है।

4.3 रेडिएंट इंटेंसिटी और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध

यह ग्राफ विकिरण आउटपुट (Ie) और फॉरवर्ड करंट (IF) के बीच गैर-रैखिक संबंध को दर्शाता है। विकिरण तीव्रता करंट बढ़ने के साथ बढ़ती है, लेकिन पूरी तरह से रैखिक नहीं है, विशेष रूप से उच्च करंट स्तरों पर। आवश्यक प्रकाश आउटपुट प्राप्त करने के लिए एलईडी को सही ढंग से चलाने और साथ ही पूर्ण अधिकतम रेटिंग को पार न करने के लिए इस वक्र को समझना महत्वपूर्ण है।

4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और कोणीय विचलन संबंध

विकिरण पैटर्न आरेख दर्शाता है कि केंद्रीय अक्ष (0°) से विचलन के कोण के साथ उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता कैसे बदलती है। इस प्रकार के पैकेज के लिए, पैटर्न आमतौर पर लैम्बर्टियन या लैम्बर्टियन के करीब होता है, जिसमें तीव्रता लगभग ±25 डिग्री पर इसके अक्षीय मान के 50% तक गिर जाती है (इस प्रकार 50° का दृश्य कोण बनता है)। यह जानकारी प्रकाशिकी डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है और सिस्टम में कवरेज और संरेखण आवश्यकताओं को निर्धारित करने के लिए उपयोग की जा सकती है।

5. Mechanical and Packaging Information

यह LED मानक T-1 (3mm) रेडियल लीड पैकेज में आता है। बॉडी नीले रंग के पारदर्शी प्लास्टिक से बनी है। पिन में मानक 2.54mm (0.1 इंच) पिच है। आयाम चित्र (PDF में निहित) बॉडी व्यास, पिन लंबाई और अन्य महत्वपूर्ण आयामों के सटीक माप प्रदान करेगा, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सहनशीलता आमतौर पर ±0.25mm होती है। कैथोड को आमतौर पर लेंस के किनारे पर एक फ्लैट या छोटे पिन द्वारा पहचाना जाता है, लेकिन विशिष्ट चिह्नों को मैकेनिकल ड्राइंग से सत्यापित किया जाना चाहिए।

6. Soldering and Assembly Guide

हाथ से या वेव सोल्डरिंग प्रक्रिया का उपयोग किया जा सकता है। पूर्ण अधिकतम सोल्डरिंग तापमान 260°C है, और सोल्डरिंग का समय 5 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। थ्रू-होल घटकों की सोल्डरिंग के लिए IPC के मानक दिशानिर्देशों का पालन करने की सिफारिश की जाती है। लंबे समय तक उच्च तापमान के संपर्क में रहने से प्लास्टिक पैकेजिंग और आंतरिक सेमीकंडक्टर चिप को नुकसान हो सकता है। नमी अवशोषण को रोकने के लिए डिवाइस को शुष्क वातावरण में संग्रहीत किया जाना चाहिए, यदि लागू हो, तो नमी अवशोषण रिफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्न" प्रभाव पैदा कर सकता है, हालांकि यह मुख्य रूप से एक थ्रू-होल घटक है।

7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

मानक पैकेजिंग विनिर्देश प्रति बैग 200 से 1000 टुकड़े, प्रति बॉक्स 4 बैग, प्रति कार्टन 10 बॉक्स हैं। पैकेजिंग लेबल में ट्रेसबिलिटी और पहचान के लिए महत्वपूर्ण जानकारी शामिल होती है: ग्राहक उत्पाद संख्या (CPN), उत्पाद संख्या (P/N), पैकेज मात्रा (QTY), ग्रेड (CAT), पीक वेवलेंथ (HUE), संदर्भ संख्या (REF), बैच संख्या (LOT No) और उत्पादन स्थल। भंडारण और परिवहन के दौरान घटकों की सुरक्षा के लिए नमी-रोधी पैकेजिंग सामग्री का उपयोग करें।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह इन्फ्रारेड LED विभिन्न गैर-संपर्क संवेदन और सिग्नल ट्रांसमिशन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। सामान्य उपयोगों में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (टीवी, साउंड सिस्टम) के लिए इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल, घरेलू उपकरणों और औद्योगिक उपकरणों में निकटता और वस्तु का पता लगाना, ऑप्टिकल एनकोडर, बीम इंटरप्ट सेंसर, और गिनती या तरल स्तर संवेदन के लिए युग्मित ट्रांसमीटर-डिटेक्टर मॉड्यूल में प्रकाश स्रोत के रूप में शामिल हैं।

8.2 डिज़ाइन विचार

सर्किट डिज़ाइन करते समय, फॉरवर्ड करंट को नियंत्रित करने और क्षति को रोकने के लिए LED के साथ श्रृंखला में एक करंट-सीमित रोकनेवाला अवश्य लगाएं। रोकनेवाला मान ओम के नियम का उपयोग करके गणना की जा सकती है: R = (आपूर्ति वोल्टेज - VF) / IF। आवश्यक संवेदन दूरी और डिटेक्टर की संवेदनशीलता के आधार पर उपयुक्त विकिरण तीव्रता स्तर चुनें। LED और रिसीवर को संरेखित करते समय देखने के कोण पर विचार करें। उच्च तात्कालिक आउटपुट (उदाहरण के लिए, अधिक दूरी के लिए) प्राप्त करने के उद्देश्य से पल्स ऑपरेशन के लिए, सुनिश्चित करें कि पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकल IFP की निर्दिष्ट सीमा के भीतर रहें। विशेष रूप से अधिकतम रेटेड मानों के करीब संचालन करते समय, ताप अपव्यय के लिए पर्याप्त PCB लेआउट प्रदान करें।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

सामान्य इन्फ्रारेड एलईडी की तुलना में, यह उपकरण 940nm पर केंद्रित एक सुस्पष्ट और सुसंगत वर्णक्रमीय आउटपुट प्रदान करता है, जो सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर की सामान्य शिखर संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य है, जिससे कुशल युग्मन सुनिश्चित होता है। विकिरण तीव्रता ग्रेडिंग की उपलब्धता बड़े पैमाने पर उत्पादन में पूर्वानुमेय प्रदर्शन को सक्षम बनाती है। कम अग्र वोल्टेज (विशिष्ट 1.2V) और उच्च विकिरण तीव्रता का संयोजन अधिक ऊर्जा-कुशल डिजाइन की ओर ले जा सकता है। आधुनिक पर्यावरणीय मानकों (RoHS, REACH, हेलोजन-मुक्त) के अनुपालन को कठोर नियमों वाले वैश्विक बाजारों के लिए उत्पादों के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ माना जाता है।

10. सामान्य प्रश्नों के उत्तर (FAQ)

प्रश्न: K, L, M, N ग्रेड के बीच क्या अंतर है?
उत्तर: ये स्तर विभिन्न न्यूनतम विकिरण तीव्रता सीमाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। N स्तर उच्चतम आउटपुट (11.0-17.6 mW/sr) देता है, जबकि K स्तर सबसे कम आउटपुट (4.0-6.4 mW/sr) देता है। कृपया आवश्यक सिग्नल तीव्रता के अनुसार एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त स्तर चुनें।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे 5V पावर स्रोत से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। इसका फॉरवर्ड वोल्टेज केवल लगभग 1.2-1.5V है। सीधे 5V से जोड़ने पर अत्यधिक करंट प्रवाहित होगा और LED क्षतिग्रस्त हो जाएगी। आपको हमेशा एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर को श्रृंखला में जोड़ना चाहिए।

प्रश्न: कैथोड की पहचान कैसे करें?
उत्तर: मानक T-1 पैकेज के लिए, कैथोड आमतौर पर प्लास्टिक लेंस के किनारे पर एक सपाट सतह द्वारा इंगित किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, जब LED को नीचे से देखा जाता है, तो सपाट किनारे वाले पक्ष के अनुरूप पिन कैथोड होता है। कैथोड छोटा पिन भी हो सकता है।

प्रश्न: विशिष्ट परिचालन जीवनकाल क्या है?
उत्तर: हालांकि यह इस डेटाशीट में स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट नहीं है, लेकिन इस प्रकार के इन्फ्रारेड LED का परिचालन जीवनकाल आमतौर पर बहुत लंबा (दसियों हज़ार घंटे) होता है जब वे निर्दिष्ट पूर्ण अधिकतम रेटिंग (विशेष रूप से करंट और तापमान सीमा) के भीतर संचालित होते हैं।

11. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडी

परिदृश्य: एक साधारण वस्तु पहचान सेंसर डिजाइन करना।
एक इंजीनियर को एक अंतराल से गुजरने वाली वस्तु का पता लगाने की आवश्यकता है। उन्होंने इस IR204 LED को अंतराल के दूसरी ओर रखे एक फोटोट्रांजिस्टर के साथ जोड़ा (थ्रू-बीम कॉन्फ़िगरेशन)। पर्याप्त तीव्रता के लिए उन्होंने M ग्रेड वाली LED चुनी। LED को 3.3V माइक्रोकंट्रोलर पिन द्वारा प्रदान की गई 20mA स्थिर धारा के माध्यम से एक 100Ω रोकनेवाला (R = (3.3V - 1.2V) / 0.02A ≈ 105Ω) द्वारा संचालित किया गया। फोटोट्रांजिस्टर का कलेक्टर एक रोकनेवाला के माध्यम से 3.3V से जुड़ा है, और कलेक्टर वोल्टेज माइक्रोकंट्रोलर के ADC द्वारा पढ़ा जाता है। जब बीम अवरुद्ध नहीं होता है, तो फोटोट्रांजिस्टर चालू हो जाता है, वोल्टेज को कम कर देता है। जब कोई वस्तु बीम को अवरुद्ध करती है, तो फोटोट्रांजिस्टर चालन बंद कर देता है, वोल्टेज उच्च हो जाता है, जो वस्तु की उपस्थिति का संकेत देता है। 50° का देखने का कोण पर्याप्त चौड़ी बीम सुनिश्चित करता है, यहां तक कि हल्के गलत संरेखण की स्थिति में भी विश्वसनीय पहचान संभव बनाता है।

12. कार्य सिद्धांत संक्षिप्त परिचय

इन्फ्रारेड एलईडी एक सेमीकंडक्टर पी-एन जंक्शन डायोड है। जब इसके बैंडगैप ऊर्जा से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो एन-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और पी-क्षेत्र से होल सक्रिय क्षेत्र (इस उपकरण में GaAlAs से निर्मित) में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया ऊर्जा को फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त करती है। विशिष्ट सामग्री संरचना (गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड) उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, जो इस उपकरण में लगभग 940 नैनोमीटर के इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में होती है। नीला पारदर्शी प्लास्टिक एनकैप्सुलेशन कोई फिल्टर नहीं है, बल्कि आउटपुट बीम को आकार देने और सेमीकंडक्टर चिप की सुरक्षा के लिए एक लेंस के रूप में कार्य करता है।

13. प्रौद्योगिकी विकास प्रवृत्तियाँ

इन्फ्रारेड एलईडी प्रौद्योगिकी उच्च दक्षता (प्रति वाट विद्युत इनपुट पर अधिक विकिरण आउटपुट), उच्च शक्ति घनत्व (लंबी दूरी के अनुप्रयोगों जैसे लिडार और टाइम-ऑफ-फ्लाइट सेंसिंग के लिए), और छोटे पैकेज आकार (कॉम्पैक्ट उपभोक्ता उपकरणों में एकीकरण के लिए) की दिशा में निरंतर विकास कर रही है। साथ ही, विशिष्ट संवेदन अनुप्रयोगों (जैसे गैस पहचान या शारीरिक निगरानी) के लिए, अधिक सटीक तरंगदैर्ध्य नियंत्रण और संकीर्ण स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ की प्रवृत्ति भी है। ड्राइवर और नियंत्रण लॉजिक को सीधे एलईडी चिप के साथ एकीकृत करना (स्मार्ट एलईडी) एक और विकास क्षेत्र है। इस लेख में वर्णित उपकरण जैसे मूलभूत सिद्धांत, बड़ी संख्या में मौजूदा और उभरती ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के लिए अभी भी महत्वपूर्ण हैं।