IR204-A 3.0mm इन्फ्रारेड एलईडी डेटाशीट - 3mm पैकेज - 940nm वेवलेंथ - 100mA करंट - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

IR204-A एक उच्च-तीव्रता वाला इन्फ्रारेड उत्सर्जक डायोड है जो एक मानक 3mm (T-1) नीले प्लास्टिक पैकेज में रखा गया है। यह 940nm की शिखर तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे यह सामान्य फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड और इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल के साथ वर्णक्रमीय रूप से मेल खाता है। यह उपकरण अपनी उच्च विश्वसनीयता, उच्च विकिरण तीव्रता और कम अग्र वोल्टेज के लिए जाना जाता है, जो इसे विभिन्न इन्फ्रारेड संचरण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

1.1 मुख्य लाभ

• उच्च विकिरण तीव्रता:विश्वसनीय सिग्नल संचरण के लिए मजबूत इन्फ्रारेड आउटपुट प्रदान करता है।
• तरंगदैर्ध्य मिलान:940nm की शिखर तरंगदैर्ध्य मानक IR रिसीवर के साथ संगतता के लिए अनुकूलित है।
• कॉम्पैक्ट और मानकीकृत:2.54mm लीड स्पेसिंग वाला 3mm पैकेज मानक PCB लेआउट में आसानी से एकीकरण की अनुमति देता है।
• अनुपालन:यह उत्पाद RoHS, EU REACH और हैलोजन-मुक्त मानकों (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) का अनुपालन करता है।

1.2 लक्षित अनुप्रयोग

यह इन्फ्रारेड एलईडी मुख्य रूप से ऐसी प्रणालियों के लिए है जिनमें गैर-दृश्यमान प्रकाश संचार की आवश्यकता होती है। प्रमुख अनुप्रयोग क्षेत्रों में उच्च शक्ति आवश्यकताओं वाले इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल यूनिट, फ्री-एयर ट्रांसमिशन सिस्टम, धुआं डिटेक्टर और अन्य सामान्य इन्फ्रारेड-आधारित संवेदन या संचार प्रणालियाँ शामिल हैं।

2. तकनीकी मापदंड: गहन वस्तुनिष्ठ व्याख्या

2.1 निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं पर या उससे अधिक संचालन की गारंटी नहीं है।

• निरंतर अग्र धारा (IF):100 mA. अधिकतम DC धारा जो लगातार लागू की जा सकती है।
• शिखर अग्र धारा (IFP):1.0 A. यह उच्च धारा केवल स्पंदित स्थितियों (स्पंद चौड़ाई ≤ 100μs, ड्यूटी साइकिल ≤ 1%) के तहत अनुमेय है।
• रिवर्स वोल्टेज (VR):5 V. रिवर्स बायस में इस वोल्टेज से अधिक होने पर डायोड जंक्शन क्षतिग्रस्त हो सकता है।
• संचालन और भंडारण तापमान (Topr/Tstg):-40°C से +85°C. यह उपकरण औद्योगिक तापमान सीमा के लिए रेटेड है।
• शक्ति अपव्यय (Pd):25°C पर 150 mW. अधिकतम शक्ति जिसे पैकेज अपनी तापीय सीमा से अधिक हुए बिना अपव्यय कर सकता है।

2.2 विद्युत-प्रकाशीय विशेषताएँ

ये मापदंड 25°C के मानक जंक्शन तापमान पर मापे जाते हैं और निर्दिष्ट स्थितियों के तहत उपकरण के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• विकिरण तीव्रता (Ie):एक प्रमुख प्रदर्शन मापदंड। 20mA की मानक ड्राइव धारा पर, विशिष्ट विकिरण तीव्रता 5.6 mW/sr होती है। उच्च-धारा स्पंदित संचालन (100mA, 1A) के तहत, आउटपुट क्रमशः 38 mW/sr और 350 mW/sr तक काफी बढ़ जाता है, जो लंबी दूरी या उच्च चमक वाले स्पंदित अनुप्रयोगों को सक्षम बनाता है।
• शिखर तरंगदैर्ध्य (λp):940 nm (विशिष्ट)। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में है, मानव आँख के लिए अदृश्य लेकिन सिलिकॉन-आधारित सेंसर द्वारा कुशलतापूर्वक पता लगाया जाता है।
• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):लगभग 45 nm। यह शिखर तरंगदैर्ध्य के आसपास उत्सर्जित प्रकाश की वर्णक्रमीय चौड़ाई को परिभाषित करता है।
• अग्र वोल्टेज (VF):20mA पर आमतौर पर 1.2V, धारा के साथ बढ़ता है। यह कम वोल्टेज डिज़ाइन में कम बिजली खपत में योगदान देता है।
• दृश्य कोण (2θ1/2):35 डिग्री। यह कोणीय प्रसार है जिस पर विकिरण तीव्रता अपने शिखर मूल्य के आधे तक गिर जाती है, जो बीम पैटर्न को परिभाषित करती है।

3. बिनिंग प्रणाली स्पष्टीकरण

डेटाशीट में एक विकिरण तीव्रता बिनिंग संरचना शामिल है। एलईडी को IF=20mA पर उनके मापे गए आउटपुट के आधार पर समूहों (K, L, M, N) में वर्गीकृत किया जाता है। उदाहरण के लिए, बिन 'L' की न्यूनतम तीव्रता 5.6 mW/sr और अधिकतम 8.9 mW/sr होती है। यह डिजाइनरों को सुसंगत सिस्टम व्यवहार के लिए गारंटीकृत न्यूनतम प्रदर्शन स्तर वाले भागों का चयन करने की अनुमति देता है। इस विशिष्ट पार्ट नंबर के लिए डेटाशीट तरंगदैर्ध्य या अग्र वोल्टेज के लिए बिनिंग का संकेत नहीं देती है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता वक्र प्रदान करती है जो डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

4.1 अग्र धारा बनाम परिवेश तापमान (चित्र.1)

यह वक्र दर्शाता है कि कैसे अधिकतम अनुमेय निरंतर अग्र धारा 25°C से ऊपर परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ कम हो जाती है। डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करने के लिए इस ग्राफ का उपयोग करना चाहिए कि संचालन धारा अनुप्रयोग के अधिकतम परिवेश तापमान पर सुरक्षित सीमा से अधिक न हो।

4.2 स्पेक्ट्रल वितरण (चित्र.2)

तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण शक्ति को दर्शाता है, जो निर्दिष्ट ~45nm बैंडविड्थ के साथ 940nm शिखर के आसपास केंद्रित है।

4.3 शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य बनाम तापमान (चित्र.3)

परिवेश (और इस प्रकार जंक्शन) तापमान में परिवर्तन के साथ शिखर तरंगदैर्ध्य में बदलाव दर्शाता है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहां डिटेक्टर के साथ सटीक वर्णक्रमीय मिलान महत्वपूर्ण है।

4.4 अग्र धारा बनाम अग्र वोल्टेज (IV वक्र) (चित्र.4)

धारा और वोल्टेज के बीच गैर-रैखिक संबंध को दर्शाता है। करंट-लिमिटिंग सर्किटरी (जैसे, श्रृंखला प्रतिरोधक गणना) डिजाइन करने के लिए यह वक्र आवश्यक है।

4.5 सापेक्ष तीव्रता बनाम अग्र धारा (चित्र.5)

दर्शाता है कि प्रकाश आउटपुट धारा के समानुपाती नहीं है, विशेष रूप से उच्च धाराओं पर जहां दक्षता गर्मी और अन्य प्रभावों के कारण गिर सकती है।

4.6 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम कोणीय विस्थापन (चित्र.6)

यह स्थानिक विकिरण पैटर्न है, जो 35-डिग्री दृश्य कोण को ग्राफिक रूप से दर्शाता है। उचित संरेखण और कवरेज सुनिश्चित करने के लिए प्रकाशीय डिजाइन के लिए यह महत्वपूर्ण है।

5. यांत्रिक और पैकेज जानकारी

5.1 पैकेज आयाम

उपकरण एक मानक T-1 (3mm) गोल पैकेज का उपयोग करता है। डेटाशीट में विस्तृत यांत्रिक चित्र सभी महत्वपूर्ण आयाम प्रदान करता है जिसमें बॉडी व्यास (विशिष्ट 3.0mm), लीड स्पेसिंग (2.54mm), और लीड व्यास शामिल हैं। सहनशीलता आमतौर पर ±0.25mm होती है जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो। पैकेज सामग्री नीले रंग का प्लास्टिक है, जो एक अंतर्निहित फिल्टर के रूप में कार्य करता है।

5.2 ध्रुवता पहचान

लंबी लीड एनोड (+) है, और छोटी लीड कैथोड (-) है। यह एलईडी के लिए मानक परंपरा है। पैकेज के रिम पर सपाट पक्ष भी कैथोड साइड का संकेत दे सकता है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

• सोल्डरिंग तापमान:अधिकतम सोल्डरिंग तापमान 260°C है।
• सोल्डरिंग समय:लीड को 260°C से अधिक सोल्डरिंग तापमान के संपर्क में 5 सेकंड से अधिक समय तक नहीं रखा जाना चाहिए।
• सामान्य हैंडलिंग:सेमीकंडक्टर जंक्शन को क्षति से बचाने के लिए हैंडलिंग और असेंबली के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।
• भंडारण स्थितियाँ:उपकरण को -40°C से +85°C की अपनी निर्दिष्ट तापमान सीमा के भीतर एक शुष्क वातावरण में संग्रहीत किया जाना चाहिए।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

7.1 पैकिंग विशिष्टता

एलईडी आमतौर पर बैग में पैक किए जाते हैं (प्रति बैग 200-1000 टुकड़े)। चार बैग एक बॉक्स में रखे जाते हैं, और दस बॉक्स एक कार्टन बनाते हैं।

7.2 लेबल जानकारी

पैकेजिंग पर लेबल में पार्ट नंबर (P/N), मात्रा (QTY), रैंक/बिन (CAT), शिखर तरंगदैर्ध्य (HUE), लॉट नंबर (LOT No.), और एक संदर्भ कोड जैसी प्रमुख जानकारी शामिल होती है। यह ट्रेसबिलिटी गुणवत्ता नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

एक मूल सर्किट में, एलईडी को एक वोल्टेज स्रोत द्वारा एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से संचालित किया जाता है। प्रतिरोधक मान (R) ओम के नियम का उपयोग करके गणना की जाती है: R = (Vcc - Vf) / If, जहां Vcc आपूर्ति वोल्टेज है, Vf एलईडी का अग्र वोल्टेज है (उदा., 20mA पर 1.2V), और If वांछित अग्र धारा है। स्पंदित संचालन (जैसे, रिमोट कंट्रोल में) के लिए, आमतौर पर एक ट्रांजिस्टर स्विच का उपयोग कैपेसिटर से या सीधे बिजली आपूर्ति से उच्च शिखर धारा (1A तक) प्रदान करने के लिए किया जाता है।

8.2 डिजाइन विचार

• धारा ड्राइविंग:एलईडी को हमेशा नियंत्रित धारा से संचालित करें, न कि निश्चित वोल्टेज से। एक श्रृंखला प्रतिरोधक या एक स्थिर धारा ड्राइवर का उपयोग करें।
• तापीय प्रबंधन:हालांकि पैकेज में कम तापीय प्रतिरोध है, उच्च धाराओं (100mA के करीब) या उच्च परिवेश तापमान में निरंतर संचालन के लिए अधिक गर्म होने से बचने के लिए डीरेटिंग वक्र पर विचार करने की आवश्यकता होती है।
• प्रकाशीय संरेखण:35-डिग्री दृश्य कोण के लिए इष्टतम सिग्नल शक्ति के लिए प्राप्त करने वाले सेंसर के साथ उचित संरेखण की आवश्यकता होती है। यदि आवश्यक हो तो बीम पैटर्न को संशोधित करने के लिए लेंस या रिफ्लेक्टर का उपयोग किया जा सकता है।
• बिजली आपूर्ति शोर:संवेदनशील एनालॉग संवेदन अनुप्रयोगों में, सुनिश्चित करें कि एलईडी ड्राइवर सर्किट विद्युत शोर पैदा नहीं करता है जो डिटेक्टर से कमजोर सिग्नल में हस्तक्षेप कर सकता है।

9. तकनीकी तुलना और विभेदन

IR204-A के प्राथमिक विभेदक एक मानक 3mm पैकेज, उच्च स्पंदित विकिरण तीव्रता (350 mW/sr तक), और एक सटीक रूप से परिभाषित 940nm तरंगदैर्ध्य का संयोजन है। सामान्य IR एलईडी की तुलना में, यह गारंटीकृत न्यूनतम प्रदर्शन (बिनिंग के माध्यम से) और आधुनिक पर्यावरणीय नियमों के अनुपालन की पेशकश करता है। इसका GaAlAs चिप सामग्री कुशल इन्फ्रारेड उत्सर्जन के लिए मानक है।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

10.1 क्या मैं इस एलईडी को सीधे 5V या 3.3V माइक्रोकंट्रोलर पिन से संचालित कर सकता हूँ?

नहीं, सीधे नहीं।एक माइक्रोकंट्रोलर पिन आमतौर पर 20mA लगातार सोर्स नहीं कर सकता (अपने MCU की डेटाशीट जांचें), और यह निश्चित रूप से 1A शिखर धारा प्रदान नहीं कर सकता। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि आपको धारा को वांछित मान (जैसे, 20mA) तक सीमित करने के लिए एक श्रृंखला प्रतिरोधक का उपयोग करना चाहिए। एलईडी के लिए आवश्यक उच्च धाराओं को स्विच करने के लिए एक ट्रांजिस्टर (BJT या MOSFET) की आवश्यकता होती है।

10.2 स्पंदित स्थितियों के तहत विकिरण तीव्रता इतनी अधिक क्यों है?

उच्च स्पंदित रेटिंग (100mA, 1A) जंक्शन को बहुत कम अवधि के लिए अधिक धारा के साथ संचालित करने की अनुमति देती है। यह अधिक प्रकाश उत्पन्न करता है बिना औसत जंक्शन तापमान को विनाशकारी स्तर तक बढ़ाए, क्योंकि चिप और पैकेज के तापीय द्रव्यमान के पास स्पंदों के बीच ठंडा होने का समय होता है। यह रिमोट कंट्रोल जैसे बर्स्ट संचार के लिए आदर्श है।

10.3 "फोटोट्रांजिस्टर के साथ वर्णक्रमीय रूप से मेल खाना" का क्या अर्थ है?

सिलिकॉन-आधारित फोटोट्रांजिस्टर और फोटोडायोड की निकट-अवरक्त क्षेत्र, लगभग 800-900nm में शिखर संवेदनशीलता होती है। IR204-A का 940nm उत्सर्जन इस उच्च-संवेदनशीलता बैंड के भीतर आता है, जो यह सुनिश्चित करता है कि डिटेक्टर को एक मजबूत सिग्नल प्राप्त हो, जो सिस्टम के सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात और संचालन दूरी में सुधार करता है।

11. व्यावहारिक डिजाइन और उपयोग मामला

मामला: सरल इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल ट्रांसमीटर।एक सामान्य उपयोग टीवी रिमोट में है। एक माइक्रोकंट्रोलर एक मॉड्यूलेटेड डिजिटल कोड (जैसे, 38kHz कैरियर) उत्पन्न करता है। यह सिग्नल एक ट्रांजिस्टर के बेस को संचालित करता है। ट्रांजिस्टर IR204-A के माध्यम से कलेक्टर धारा को स्विच करता है। एलईडी के पास एक कैपेसिटर मजबूत सिग्नल के लिए आवश्यक संक्षिप्त उच्च धारा स्पंद (100mA या अधिक तक) प्रदान कर सकता है। एलईडी को 38kHz आवृत्ति पर स्पंदित किया जाता है। 940nm प्रकाश अदृश्य है, और उच्च स्पंदित तीव्रता सिग्नल को दीवारों से परावर्तित होने और कमरे के पार रिसीवर द्वारा अभी भी पता लगाए जाने की अनुमति देती है। कम अग्र वोल्टेज बैटरी शक्ति को संरक्षित करने में मदद करता है।

12. सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR एलईडी) एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब एक अग्र वोल्टेज लागू किया जाता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे ऊर्जा मुक्त करते हैं। इस विशिष्ट उपकरण में, सेमीकंडक्टर सामग्री (गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड - GaAlAs) को इस प्रकार चुना जाता है कि यह ऊर्जा मुख्य रूप से इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम (940 नैनोमीटर की तरंगदैर्ध्य) में फोटॉन के रूप में मुक्त होती है। नीला प्लास्टिक पैकेज एक फिल्टर के रूप में कार्य करता है, संभवतः कुछ दृश्य प्रकाश को अवरुद्ध करता है और आउटपुट बीम को आकार देने के लिए एक लेंस के रूप में भी कार्य कर सकता है।

13. विकास प्रवृत्तियाँ

इन्फ्रारेड एलईडी प्रौद्योगिकी में प्रवृत्तियों में और भी उच्च वॉल-प्लग दक्षता (प्रति विद्युत वाट इनपुट अधिक प्रकाश आउटपुट) वाले उपकरणों का विकास शामिल है, जो लंबी बैटरी जीवन या लंबी रेंज को सक्षम बनाता है। सटीक तरंगदैर्ध्य नियंत्रण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए और परिवेश प्रकाश शोर के प्रति संवेदनशीलता को कम करने के लिए संकीर्ण वर्णक्रमीय बैंडविड्थ वाले एलईडी का उत्पादन करने का कार्य भी जारी है। एलईडी को एक ड्राइवर IC या एक फोटोडिटेक्टर के साथ एक एकल मॉड्यूल में एकीकृत करना एक और प्रवृत्ति है, जो सिस्टम डिजाइन को सरल बनाता है। छोटे पैकेज में उच्च शक्ति घनत्व के लिए धक्का जारी है, साथ ही पर्यावरण और सुरक्षा नियमों के पूर्ण अनुपालन के लिए सार्वभौमिक उद्योग ड्राइव भी जारी है।