सामग्री सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य विशेषताएँ और लाभ
- 1.2 लक्षित अनुप्रयोग
- 2. तकनीकी विनिर्देश विवरण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 2.2 प्रकाशविद्युत विशेषताएँ
- 3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण
- 3.1 विकिरण तीव्रता ग्रेडिंग
- 4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 4.1 Forward Current vs. Ambient Temperature Relationship
- 4.2 स्पेक्ट्रम वितरण
- 4.3 विकिरण तीव्रता और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध
- 4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और कोणीय विस्थापन के बीच संबंध
- 5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
- 5.1 Package Dimensions
- 5.2 ध्रुवीयता पहचान
- 6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
- 6.1 पिन फॉर्मिंग
- 6.2 भंडारण की स्थिति
- 6.3 वेल्डिंग सुझाव
- 6.4 सफाई
- 6.5 थर्मल प्रबंधन
- 7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
- 7.1 लेबल विनिर्देश
- 7.2 पैकेजिंग विनिर्देश
- 8. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार
- 8.1 ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन
- 8.2 ऑप्टिकल डिज़ाइन और संरेखण
- 8.3 हस्तक्षेप और शोर प्रतिरोध
- 9. प्रौद्योगिकी तुलना एवं स्थिति निर्धारण
- 10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
- 10.1 निरंतर धारा (IF) और शिखर धारा (IFP) में क्या अंतर है?
- 10.2 सही ग्रेड (N, P, Q, R) का चयन कैसे करें?
- 10.3 वेल्डिंग दूरी (बल्ब से 3mm) इतनी महत्वपूर्ण क्यों है?
- 11. डिज़ाइन एवं उपयोग केस स्टडी
- 11.1 केस स्टडी: उपभोक्ता इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल की रेंज बढ़ाना
- 12. कार्य सिद्धांत
- 13. प्रौद्योगिकी रुझान
1. उत्पाद अवलोकन
HIR204C/H0 एक उच्च तीव्रता वाला इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड है, जो 3.0mm वाटर क्लियर ट्रांसपेरेंट प्लास्टिक पैकेज में निर्मित है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें विशिष्ट स्पेक्ट्रल विशेषताओं के साथ विश्वसनीय इन्फ्रारेड उत्सर्जन की आवश्यकता होती है।
1.1 मुख्य विशेषताएँ और लाभ
यह उपकरण इन्फ्रारेड सिस्टम डिज़ाइन के लिए कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है:
- उच्च विश्वसनीयता:स्थिर प्रदर्शन और लंबे सेवा जीवन के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया।
- उच्च विकिरण तीव्रता:मध्यम दूरी के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त शक्तिशाली अवरक्त आउटपुट प्रदान करता है।
- शिखर तरंगदैर्ध्य:उत्सर्जित प्रकाश की विशिष्ट केंद्रीय तरंगदैर्ध्य (λp) 850 नैनोमीटर है, जो कई अवरक्त रिसीवरों और सेंसरों के लिए एक सामान्य मानक है।
- कम अग्र वोल्टेज:20mA धारा पर विशिष्ट मान 1.45V है, जो ड्राइव सर्किट की बिजली खपत को कम करने में सहायक है।
- पर्यावरण अनुपालन:产品为无铅设计，符合欧盟REACH法规，并满足无卤素要求（Br < 900ppm， Cl < 900ppm， Br+Cl < 1500ppm）。产品本身符合RoHS规范。
- मानक पिन पिच:2.54mm (0.1 इंच) पिन पिच का उपयोग करता है, जो मानक प्रोटोटाइप बोर्ड और PCB लेआउट के साथ संगत है।
1.2 लक्षित अनुप्रयोग
इस इन्फ्रारेड LED का स्पेक्ट्रम सामान्य फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड और इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल से मेल खाता है, और यह विभिन्न प्रणालियों के लिए उपयुक्त है, जिनमें शामिल हैं:
- डेटा या सिग्नल संचार के लिए फ्री-स्पेस ट्रांसमिशन सिस्टम।
- अधिक दूरी या बाधाओं को भेदने के लिए उच्च शक्ति आउटपुट की आवश्यकता वाले इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल उपकरण।
- धुआं डिटेक्टर, जिसमें कण पदार्थ का पता लगाने के लिए इन्फ्रारेड बीम का उपयोग किया जाता है।
- अन्य सामान्य इन्फ्रारेड अनुप्रयोग प्रणालियाँ, जैसे वस्तु संवेदन, निकटता पहचान और औद्योगिक स्वचालन।
2. तकनीकी विनिर्देश विवरण
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
ये रेटिंग्स उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। इन स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं है।
- निरंतर अग्र धारा (IF):100 mA
- पीक फॉरवर्ड करंट (IFP):1.0 A। यह रेटिंग पल्स चौड़ाई ≤ 100μs और ड्यूटी साइकिल ≤ 1% वाली पल्स स्थितियों के लिए लागू होती है।
- रिवर्स वोल्टेज (VR):5 V
- ऑपरेटिंग तापमान (Topr):-40°C से +85°C
- भंडारण तापमान (Tstg):-40°C से +85°C
- सोल्डरिंग तापमान (Tsol):अधिकतम 260°C, अवधि 5 सेकंड से अधिक नहीं।
- शक्ति अपव्यय (Pd):25°C या उससे कम परिवेश तापमान पर मुक्त हवा में 150 mW।
2.2 प्रकाशविद्युत विशेषताएँ
ये मापदंड परिवेश तापमान (Ta) 25°C पर मापे गए हैं, जो डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।
- विकिरण तीव्रता (Ie):प्रति इकाई ठोस कोण उत्सर्जित अवरक्त शक्ति का माप।
- जब 20mA के फॉरवर्ड करंट (IF) से संचालित किया जाता है, तो विशिष्ट मान 20 mW/sr होता है।
- पल्स स्थितियों के तहत (IF=100mA, पल्स चौड़ाई ≤100μs, ड्यूटी साइकिल ≤1%), विशिष्ट विकिरण तीव्रता 40 mW/sr होती है।
- पीक वेवलेंथ (λp):IF=20mA पर, 850 nm (विशिष्ट)। यह उत्सर्जन तीव्रता का सबसे उच्च तरंगदैर्ध्य है।
- स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):IF=20mA पर, 45 nm (विशिष्ट)। यह शिखर के केंद्र में उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य की सीमा को परिभाषित करता है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज (VF):
- IF=20mA पर, 1.45V (टाइपिकल), 1.65V (मैक्सिमम)।
- पल्स स्थिति में IF=100mA पर, 1.80V (टाइपिकल), 2.40V (मैक्सिमम)।
- रिवर्स करंट (IR):5V रिवर्स वोल्टेज (VR) लगाने पर, अधिकतम 10 μA।
- व्यूइंग एंगल (2θ1/2):IF=20mA पर, यह 40 डिग्री (विशिष्ट) है। यह वह पूर्ण कोण है जब विकिरण तीव्रता अपने अधिकतम (अक्षीय) मान से आधी हो जाती है।
माप सह्यता:अग्र वोल्टेज: ±0.1V; विकिरण तीव्रता: ±10%; शिखर तरंगदैर्ध्य: ±1.0nm।
3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण
HIR204C/H0 विकिरण तीव्रता के आधार पर विभिन्न प्रदर्शन स्तर या "ग्रेड" प्रदान करता है। यह डिजाइनरों को उनके अनुप्रयोग की विशिष्ट आउटपुट आवश्यकताओं को पूरा करने वाले उपकरण का चयन करने में सक्षम बनाता है।
3.1 विकिरण तीव्रता ग्रेडिंग
ग्रेडिंग IF = 20mA की मानक परीक्षण स्थितियों के तहत परिभाषित की गई है। विकिरण तीव्रता की इकाई mW/sr है।
- N ग्रेड:न्यूनतम 11.0, अधिकतम 17.6
- P गियर:न्यूनतम 15.0, अधिकतम 24.0
- Q गियर:न्यूनतम 21.0, अधिकतम 34.0
- R मोड:न्यूनतम 30.0, अधिकतम 48.0
उच्च श्रेणी (उदाहरण के लिए, R श्रेणी की तुलना में N श्रेणी) का चयन करने से उच्च न्यूनतम गारंटीकृत विकिरण आउटपुट सुनिश्चित होता है, जो अनुप्रयोगों में अधिक दूरी या मजबूत सिग्नल तीव्रता में परिवर्तित हो सकता है।
4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
डेटाशीट में कई विशेषता वक्र प्रदान किए गए हैं जो विभिन्न स्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को दर्शाते हैं। मजबूत सर्किट डिजाइन के लिए इन्हें समझना महत्वपूर्ण है।
4.1 Forward Current vs. Ambient Temperature Relationship
यह वक्र दर्शाता है कि परिवेश तापमान बढ़ने के साथ अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट कैसे कम होता है। 25°C पर, अधिकतम मान 100mA है। तापमान बढ़ने पर, डिवाइस की पावर डिसिपेशन सीमा से अधिक होने और थर्मल क्षति को रोकने के लिए इस अधिकतम करंट को कम करना होगा। वक्र आमतौर पर 25°C पर 100mA से 85°C पर एक कम मान तक रैखिक गिरावट दिखाता है।
4.2 स्पेक्ट्रम वितरण
यह ग्राफ सापेक्ष विकिरण तीव्रता और तरंगदैर्ध्य के बीच संबंध दर्शाता है। यह 850nm के शिखर तरंगदैर्ध्य (λp) और लगभग 45nm के स्पेक्ट्रम बैंडविड्थ (Δλ) की पुष्टि स्पष्ट रूप से करता है। वक्र आम तौर पर गाऊसी आकार का होता है, जिसका केंद्र 850nm पर होता है।
4.3 विकिरण तीव्रता और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध
यह एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन वक्र है। यह दर्शाता है कि विकिरण तीव्रता (Ie) अग्र धारा (IF) में वृद्धि के साथ बढ़ती है, लेकिन संबंध पूरी तरह से रैखिक नहीं है, विशेष रूप से उच्च धाराओं पर। एक ह्रासमान प्रतिफल बिंदु मौजूद है, जहाँ धारा बढ़ाने पर अतिरिक्त प्रकाश उत्पादन कम होता है, लेकिन उत्पन्न ऊष्मा में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। डिज़ाइनर आमतौर पर इस वक्र और तापीय विचारों के आधार पर, अनुशंसित निरंतर धारा (20mA या 100mA पल्स) या उससे नीचे LED को चलाते हैं।
4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और कोणीय विस्थापन के बीच संबंध
यह ध्रुवीय आरेख LED के स्थानिक उत्सर्जन पैटर्न को दर्शाता है। यह दिखाता है कि केंद्रीय अक्ष (0°) से दूर जाने पर तीव्रता कैसे कम होती है। 40° के "दृश्य कोण" को उस स्थिति के रूप में परिभाषित किया गया है जहां तीव्रता अक्षीय मान के 50% तक गिर जाती है। यह जानकारी प्रकाशिकी डिजाइन, बीम कवरेज निर्धारित करने और LED को रिसीवर के साथ संरेखित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
5.1 Package Dimensions
LED एक मानक 3.0mm गोलाकार पैकेज में निर्मित है। विस्तृत यांत्रिक चित्र सभी महत्वपूर्ण आयाम प्रदान करते हैं, जिनमें शामिल हैं:
- एपॉक्सी लेंस का कुल व्यास और ऊंचाई।
- पिन व्यास और लंबाई।
- लेंस के आधार से पिन मोड़ तक की दूरी।
- माउंटिंग प्लेन।
सामान्य सहनशीलता:जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, आयामी सहनशीलता ±0.25mm है। PCB होल लेआउट और यांत्रिक फिट के लिए सटीक ड्राइंग का संदर्भ लेना चाहिए।
5.2 ध्रुवीयता पहचान
<>封装通常使用边缘的平面或较长的引脚来表示阴极（负极）。规格书图纸将明确指示阳极和阴极。在电路组装过程中必须注意正确的极性。6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
उचित हैंडलिंग डिवाइस की विश्वसनीयता और प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।
6.1 पिन फॉर्मिंग
- मोड़ एपॉक्सी बल्ब के आधार से कम से कम 3 मिमी की दूरी पर किया जाना चाहिए।
- हमेशावेल्डिंग घटकपहले
- पिन बनाना। बनाने की प्रक्रिया के दौरान LED पैकेज या उसके आधार पर तनाव लगाने से बचें, क्योंकि इससे आंतरिक कनेक्शन क्षतिग्रस्त हो सकते हैं या एपॉक्सी में दरार पड़ सकती है।
- कमरे के तापमान पर पिन काटें। उच्च तापमान पर काटने से विफलता हो सकती है।
- स्थापना तनाव से बचने के लिए सुनिश्चित करें कि PCB होल और LED पिन पूरी तरह से संरेखित हैं।
6.2 भंडारण की स्थिति
- प्राप्ति के बाद अनुशंसित भंडारण शर्तें: तापमान ≤ 30°C, सापेक्ष आर्द्रता ≤ 70%.
- इस शर्त के तहत शेल्फ जीवन 3 महीने का है।
- लंबे समय तक भंडारण (अधिकतम 1 वर्ष) के लिए, कृपया डिवाइस को नाइट्रोजन से भरे और सिलिका जेल युक्त सील कंटेनर में रखें।
- एक बार मूल पैकेजिंग खोलने के बाद, कृपया घटक को 24 घंटे के भीतर उपयोग करें।
- नम वातावरण में तापमान में अचानक परिवर्तन से बचें ताकि संघनन रोका जा सके।
6.3 वेल्डिंग सुझाव
वेल्ड बिंदु एपॉक्सी रेजिन बल्ब से कम से कम 3mm दूर होना चाहिए।
- हैंड सोल्डरिंग:सोल्डरिंग आयरन टिप तापमान ≤ 300°C (अधिकतम 30W आयरन के लिए)। प्रत्येक पिन के लिए सोल्डरिंग समय ≤ 3 सेकंड।
- वेव सोल्डरिंग / डिप सोल्डरिंग:प्रीहीट तापमान ≤ 100°C, समय ≤ 60 सेकंड। सोल्डर बाथ तापमान ≤ 260°C, समय ≤ 5 सेकंड।
- सामान्य नियम:
- सोल्डरिंग के दौरान और सोल्डरिंग के बाद जब डिवाइस अभी भी गर्म हो, तो पिन पर किसी भी प्रकार का तनाव लगाने से बचें।
- एक से अधिक बार डिप सोल्डरिंग/हैंड सोल्डरिंग न करें।
- वेल्डिंग के बाद, LED के कमरे के तापमान तक ठंडा होने से पहले, इसे यांत्रिक झटके/कंपन से बचाएं।
- तेजी से ठंडा होने की प्रक्रिया से बचें।
- हमेशा सबसे कम प्रभावी वेल्डिंग तापमान और समय का उपयोग करें।
6.4 सफाई
- यदि सफाई आवश्यक हो, तो कमरे के तापमान पर आइसोप्रोपिल अल्कोहल का उपयोग करें, एक मिनट से अधिक नहीं। कमरे के तापमान पर हवा में सुखाएं।
- अल्ट्रासोनिक सफाई से बचें।यदि बिल्कुल आवश्यक हो, तो यह सुनिश्चित करने के लिए व्यापक पूर्व-योग्यता आवश्यक है कि विशिष्ट अल्ट्रासोनिक शक्ति और असेंबली स्थितियाँ LED चिप या बॉन्डिंग वायर को क्षतिग्रस्त न करें।
6.5 थर्मल प्रबंधन
हालांकि इस स्पेसिफिकेशन शीट में विशिष्ट थर्मल प्रतिरोध मान विस्तार से सूचीबद्ध नहीं हैं, लेकिन थर्मल प्रबंधन के महत्व पर जोर दिया गया है। 150mW की बिजली अपव्यय (Pd) रेटिंग 25°C के मुक्त वायु वातावरण के लिए लागू होती है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, विशेष रूप से उच्चतर करंट ड्राइव या सीमित स्थानों में, LED का जंक्शन तापमान बढ़ जाएगा। इससे प्रकाश उत्सर्जन दक्षता और सेवा जीवन कम हो जाता है। डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करने के लिए एप्लिकेशन डिजाइन चरण में हीट सिंक, PCB कॉपर फॉइल क्षेत्र और पर्यावरणीय परिस्थितियों पर विचार करना चाहिए कि LED सुरक्षित तापमान सीमा के भीतर संचालित हो।
7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
7.1 लेबल विनिर्देश
पैकेजिंग पर लेबल में ट्रेसबिलिटी और पहचान के लिए महत्वपूर्ण जानकारी शामिल होती है:
- CPN:ग्राहक उत्पाद संख्या
- P/N:उत्पाद संख्या (उदाहरण के लिए, HIR204C/H0)
- QTY:पैकेज में मात्रा
- CAT:प्रकाश तीव्रता ग्रेड (ग्रेडिंग कोड, उदाहरण के लिए N, P, Q, R)
- HUE:प्रमुख तरंगदैर्ध्य ग्रेड
- REF:फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेड
- LOT No:उत्पादन बैच संख्या
- X:उत्पादन माह
- REF:लेबल संदर्भ संख्या
7.2 पैकेजिंग विनिर्देश
- प्राथमिक पैकेजिंग:एंटीस्टैटिक बैग।
- द्वितीयक पैकेजिंग:आंतरिक बॉक्स।
- तृतीयक पैकेजिंग:बाहरी बॉक्स।
- मानक पैकेजिंग मात्रा:
- प्रत्येक एंटीस्टैटिक बैग में 200 से 1000 टुकड़े।
- 5 बैग 1 आंतरिक बॉक्स में पैक किए जाते हैं।
- 10 आंतरिक बॉक्स 1 बाहरी कार्टन में पैक किए जाते हैं।
8. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार
8.1 ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन
LED को चलाने के लिए, करंट-लिमिटिंग सर्किट का उपयोग करना आवश्यक है। बुनियादी अनुप्रयोगों के लिए, एक साधारण श्रृंखला रोकनेवाला आमतौर पर पर्याप्त होता है। रोकनेवाला मान (R) की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जा सकती है: R = (सप्लाई वोल्टेज - Vf) / If। उदाहरण के लिए, 5V की सप्लाई वोल्टेज, 1.45V का Vf, और 20mA की वांछित If के लिए: R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5Ω। एक मानक 180Ω रोकनेवाला उपयुक्त होगा। उच्च करंट (जैसे 100mA) के पल्स ऑपरेशन के लिए, आवश्यक करंट पल्स प्रदान करने के लिए ट्रांजिस्टर या समर्पित LED ड्राइवर IC का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
8.2 ऑप्टिकल डिज़ाइन और संरेखण
40 डिग्री का व्यूइंग एंगल काफी चौड़ी बीम प्रदान करता है। लंबी दूरी या फोकस अनुप्रयोगों के लिए, LED के सामने एक लेंस जोड़ा जा सकता है। इसके विपरीत, बहुत चौड़े कवरेज के लिए, कई LEDs की आवश्यकता हो सकती है। रिसीविंग सेंसर (फोटोट्रांजिस्टर, इन्फ्रारेड रिसीव मॉड्यूल) के साथ सटीक यांत्रिक संरेखण इष्टतम सिस्टम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। ऑफ-एक्सिस कोण पर सिग्नल तीव्रता के लिए स्पेसियल एमिशन पैटर्न कर्व का संदर्भ लेना चाहिए।
8.3 हस्तक्षेप और शोर प्रतिरोध
इन्फ्रारेड सिस्टम परिवेशी प्रकाश शोर के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं, विशेष रूप से सूर्य के प्रकाश और तापदीप्त लैंप से जिनमें इन्फ्रारेड घटक होते हैं। शमन रणनीतियों में शामिल हैं:
- मॉड्यूलेटेड इन्फ्रारेड सिग्नल (उदाहरण के लिए, 38kHz वाहक) का उपयोग करना और समान आवृत्ति पर ट्यून किए गए रिसीवर का उपयोग करना।
- रिसीवर पक्ष पर एक ऑप्टिकल फिल्टर जोड़ें जो दृश्य प्रकाश को अवरुद्ध करता है लेकिन 850nm इन्फ्रारेड प्रकाश को पारित करता है।
- एलईडी और रिसीवर जोड़ी को प्रत्यक्ष परिवेशी प्रकाश स्रोतों से बचाने के लिए भौतिक रूप से ढालें।
9. प्रौद्योगिकी तुलना एवं स्थिति निर्धारण
HIR204C/H0 इन्फ्रारेड LED बाजार में एक विशिष्ट स्थान रखता है। छोटे सरफेस-माउंट इन्फ्रारेड LEDs की तुलना में, इसके बड़े चिप आकार और पैकेजिंग के कारण, यह अधिक संभावित विकिरण आउटपुट प्रदान करता है, जो उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। बड़े समर्पित हाई-पावर इन्फ्रारेड एमिटर की तुलना में, यह अधिक कॉम्पैक्ट है और सरल सर्किट द्वारा संचालित करना आसान है। इसकी 850nm तरंगदैर्ध्य सबसे आम है, जिससे रिसीवर के साथ व्यापक संगतता सुनिश्चित होती है। प्रमुख अंतरकारकों में इसकी पारदर्शी पैकेजिंग (बिना रंग के), प्रोटोटाइपिंग के लिए सुविधाजनक मानक 2.54mm पिन पिच, और आउटपुट स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए स्पष्ट रूप से परिभाषित बिनिंग संरचना शामिल हैं।
10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
10.1 निरंतर धारा (IF) और शिखर धारा (IFP) में क्या अंतर है?
निरंतर अग्र धारा (IF=100mA)यह अधिकतम डीसी धारा है जो एलईडी के माध्यम से अनिश्चित काल तक बिना क्षति के प्रवाहित की जा सकती है, यह मानते हुए कि थर्मल सीमा का पालन किया जाता है।पीक फॉरवर्ड करंट (IFP=1.0A)यह केवल बहुत छोटी पल्स स्थितियों (पल्स चौड़ाई ≤100μs, ड्यूटी साइकिल ≤1%) के तहत अनुमत अधिकतम धारा है। यह रिमोट कंट्रोल जैसे अनुप्रयोगों में संक्षिप्त उच्च-तीव्रता वाले प्रकाश स्पंदों के लिए अनुमति देता है, लेकिन औसत शक्ति को डिवाइस की पावर डिसिपेशन सीमा के भीतर रखा जाना चाहिए।
10.2 सही ग्रेड (N, P, Q, R) का चयन कैसे करें?
अपने एप्लिकेशन के कार्य दूरी और सबसे खराब स्थितियों (जैसे, कम बैटरी, उच्च तापमान) के तहत आवश्यक न्यूनतम विकिरण तीव्रता के आधार पर चयन करें। यदि आपकी डिज़ाइन गणना दर्शाती है कि आपको कम से कम 18 mW/sr की आवश्यकता है, तो आपको Q ग्रेड (न्यूनतम 21.0) या R ग्रेड (न्यूनतम 30.0) का चयन करना होगा। N ग्रेड (न्यूनतम 11.0) कार्य की गारंटी नहीं दे सकता। उच्च ग्रेड का चयन अधिक डिज़ाइन मार्जिन प्रदान करता है।
10.3 वेल्डिंग दूरी (बल्ब से 3mm) इतनी महत्वपूर्ण क्यों है?
लेंस बनाने वाले एपॉक्सी रेजिन और धातु पिनों के थर्मल विस्तार गुणांक अलग-अलग होते हैं। एपॉक्सी के बहुत करीब उच्च सोल्डरिंग ताप लगाने से थर्मल तनाव पैदा होता है, जिससे एपॉक्सी में माइक्रोक्रैक या आंतरिक चिप बॉन्डिंग क्षतिग्रस्त हो सकती है। ये दरारें बाद में नमी के प्रवेश का कारण बन सकती हैं, जिससे समय से पहले विफलता हो सकती है। 3mm की दूरी संवेदनशील पैकेज तक पहुंचने से पहले पिन के साथ गर्मी को विसरित होने की अनुमति देती है।
11. डिज़ाइन एवं उपयोग केस स्टडी
11.1 केस स्टडी: उपभोक्ता इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल की रेंज बढ़ाना
परिदृश्य:एक डिजाइनर एक यूनिवर्सल रिमोट कंट्रोल डिजाइन कर रहा है जिसे एक सामान्य लिविंग रूम में, हल्के कोण पर भी, 10 मीटर तक की दूरी पर विश्वसनीय रूप से काम करने की आवश्यकता है।
HIR204C/H0 का उपयोग करके डिजाइन विकल्प:
- ड्राइव करंट:डिज़ाइनरों ने विशिष्ट 20mA निरंतर करंट का उपयोग नहीं किया, बल्कि एक पल्स ड्राइव सर्किट का उपयोग किया। उन्होंने उच्च तीव्रता वाली पल्स उत्पन्न करने के लिए, IFP रेटिंग का लाभ उठाते हुए, LED को 100mA करंट और बहुत कम ड्यूटी साइकिल (जैसे 0.5%) के साथ पल्स किया। इससे पीक ऑप्टिकल पावर में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, जिससे प्रभावी दूरी बढ़ गई।
- ग्रेड चयन:सभी निर्माण इकाइयों के प्रदर्शन में एकरूपता सुनिश्चित करने और बैटरी वोल्टेज में गिरावट को ध्यान में रखते हुए, डिजाइनरों ने R ग्रेड LED निर्दिष्ट की है। यह गारंटी देता है कि बैटरी के जीवन के अंतिम चरण में भी उच्च न्यूनतम आउटपुट प्राप्त हो।
- लेआउट और लेंस:दो एलईडी को थोड़ा अलग रखा गया है और एक दूसरे से एक निश्चित कोण पर रखा गया है, ताकि व्यापक प्रभावी बीम पैटर्न बनाया जा सके और विभिन्न कोणों से रिसीवर को टकराने की संभावना बढ़ाई जा सके। बेहतर दिशात्मकता के लिए बीम को थोड़ा समानांतर करने हेतु एलईडी पर एक साधारण, कम लागत वाला प्लास्टिक लेंस कैप का उपयोग किया जाता है।
- थर्मल विचार:ड्यूटी साइकिल बहुत कम (0.5%) होने के कारण, औसत शक्ति नगण्य है (100mA * 1.65V * 0.005 = 0.825mW), जो 150mW के Pd रेटेड मान से काफी कम है। पीसीबी पर किसी विशेष थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता नहीं है।
यह विधि दर्शाती है कि कैसे डेटाशीट के पल्स रेटिंग, बिनिंग और थर्मल पैरामीटर को समझकर मांगलिक अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित, लागत-प्रभावी डिजाइन प्राप्त किया जा सकता है।
12. कार्य सिद्धांत
इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) का कार्य सिद्धांत मानक दृश्यमान प्रकाश LED के समान है, लेकिन इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में प्रकाश उत्पन्न करने के लिए भिन्न अर्धचालक सामग्री का उपयोग करता है। HIR204C/H0 गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड (GaAlAs) चिप का उपयोग करता है। जब LED के P-N जंक्शन पर फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल अर्धचालक के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। GaAlAs सामग्री की विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा इन फोटॉनों की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, इस मामले में लगभग 850 नैनोमीटर की केंद्रीय तरंगदैर्ध्य, निकट इन्फ्रारेड क्षेत्र में, जो मानव आँखों के लिए अदृश्य है। वाटर-क्लियर एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन प्रकाश को फ़िल्टर या रंगीन नहीं करता है, जिससे उत्पन्न अधिकतम मात्रा में इन्फ्रारेड विकिरण बाहर निकलने की अनुमति मिलती है।
13. प्रौद्योगिकी रुझान
इन्फ्रारेड एमिटर क्षेत्र में निरंतर विकास जारी है। उद्योग में देखे जा सकने वाले समग्र रुझानों में शामिल हैं:
- दक्षता में वृद्धि:समग्र प्रणाली ऊर्जा दक्षता में सुधार के लिए, समान इनपुट करंट (mA) पर उच्च विकिरण तीव्रता (mW/sr) प्राप्त करने हेतु नई अर्धचालक एपिटैक्सियल संरचनाओं का विकास।
- लघुरूपण:हालांकि 3mm जैसे थ्रू-होल पैकेज अपनी मजबूती और उपयोग में आसानी के कारण अभी भी लोकप्रिय हैं, लेकिन स्वचालित असेंबली और सीमित स्थान वाले डिज़ाइनों, जैसे स्मार्टफोन (प्रॉक्सिमिटी सेंसर के लिए) और माइक्रो IoT उपकरणों के लिए, सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) पैकेज (उदाहरण: 0805, 0603) की ओर एक मजबूत प्रवृत्ति है।
- तरंगदैर्ध्य विविधीकरण:हालांकि 850nm और 940nm प्रमुख हैं, लेकिन विशिष्ट अनुप्रयोगों में अन्य तरंगदैर्ध्यों का उपयोग बढ़ रहा है, जैसे कि चिकित्सा उपकरणों के लिए 810nm या गैस सेंसिंग के लिए विशिष्ट संकीर्ण बैंड।
- एकीकरण:इन्फ्रारेड एलईडी को ड्राइवर सर्किट, मॉड्यूलेटर और यहां तक कि फोटोडिटेक्टर के साथ एक ही पैकेज में एकीकृत करके, अधिक बुद्धिमान और उपयोग में आसान "सेंसर मॉड्यूल" बनाए जाते हैं।
- बढ़ी हुई विश्वसनीयता डेटा:आधुनिक डेटाशीट्स डिजाइनरों को ऑटोमोटिव, औद्योगिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों का समर्थन करने के लिए, जहां दीर्घकालिक प्रदर्शन महत्वपूर्ण है, अधिक विस्तृत जीवनकाल और विश्वसनीयता डेटा (जैसे विभिन्न तनाव स्थितियों के तहत L70, L50 डेटा) प्रदान करने की बढ़ती प्रवृत्ति दिखाती हैं।
HIR204C/H0 एक परिपक्व, विश्वसनीय और व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त घटक का प्रतिनिधित्व करता है, जो इन निरंतर सामग्री और विनिर्माण प्रगतियों से लाभान्वित होता है, जिससे विस्तृत इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों में इसकी निरंतर प्रासंगिकता सुनिश्चित होती है।
LED विनिर्देश शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
एक, प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य संकेतक
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| प्रकाश दक्षता (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन/वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्सर्जित प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी ही अधिक ऊर्जा दक्षता। | सीधे तौर पर प्रकाश साधन की ऊर्जा दक्षता श्रेणी और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (lumen) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आम बोलचाल में "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि लैंप पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| दीप्ति कोण (Viewing Angle) | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश की तीव्रता आधी हो जाती है, प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Color Temperature (CCT) | K (केल्विन), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश के रंग की गर्माहट या ठंडक, कम मान पीला/गर्म, उच्च मान सफेद/ठंडा। | प्रकाश व्यवस्था का माहौल और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तु के वास्तविक रंग को पुनः प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंग की वास्तविकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों में प्रयुक्त। |
| Color Tolerance (SDCM) | MacAdam Ellipse Steps, e.g., "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; a smaller step number indicates higher color consistency. | एक ही बैच के दीपकों के रंग में कोई अंतर न हो, यह सुनिश्चित करना। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (nanometer), jaise 620nm (laal) | Rang-birange LED ke rangon se sambandhit tarang lambai ke maan. | Laal, peela, hara aadi ek rang wale LED ke vishisht rang ka nirnay karna. |
| स्पेक्ट्रम वितरण (Spectral Distribution) | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | एलईडी द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण प्रदर्शित करें। | रंग प्रतिपादन और रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन ध्यान देने योग्य बातें |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (Forward Voltage) | Vf | LED को चालू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड" जैसा। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥ Vf होना चाहिए, कई LED श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| Forward Current (Forward Current) | If | एलईडी को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक धारा मान। | आमतौर पर स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग किया जाता है, धारा चमक और जीवनकाल निर्धारित करती है। |
| अधिकतम पल्स धारा (Pulse Current) | Ifp | अल्प समय में सहन करने योग्य चरम धारा, डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग की जाती है। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति हो सकती है। |
| Reverse Voltage | Vr | LED द्वारा सहन की जा सकने वाली अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, जिससे अधिक होने पर यह ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से सुरक्षा आवश्यक है। |
| Thermal Resistance | Rth（°C/W） | चिप से सोल्डर पॉइंट तक गर्मी के प्रवाह का प्रतिरोध, कम मान बेहतर हीट डिसिपेशन दर्शाता है। | उच्च थर्मल प्रतिरोध के लिए मजबूत हीट सिंक डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इम्युनिटी (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | स्थैतिक बिजली प्रतिरोध क्षमता, मान जितना अधिक होगा, स्थैतिक बिजली से क्षतिग्रस्त होने की संभावना उतनी ही कम होगी। | उत्पादन में एंटीस्टैटिक उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्दावली | महत्वपूर्ण संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | एलईडी चिप के अंदर का वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, जीवन दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान से ल्यूमेन डिप्रिसिएशन और कलर शिफ्ट होता है। |
| ल्यूमेन डिप्रिसिएशन (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | LED के "उपयोगी जीवन" को सीधे परिभाषित करता है। |
| ल्यूमेन मेंटेनेंस (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष रोशनी का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| Color Shift | Δu′v′ या मैकएडम एलिप्स | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| थर्मल एजिंग (Thermal Aging) | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण पैकेजिंग सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन सर्किट विफलता हो सकती है। |
चार, पैकेजिंग और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिकी, ऊष्मा इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC उच्च ताप सहनशीलता, कम लागत; सिरेमिक उत्कृष्ट ताप अपव्यय, लंबी आयु। |
| चिप संरचना | सीधी स्थापना, उलटी स्थापना (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था विधि। | Flip Chip में बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता होती है, जो उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | नीले प्रकाश चिप पर लगाया जाता है, जिसका कुछ भाग पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित होकर सफेद प्रकाश बनाता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | प्लानर, माइक्रोलेंस, टोटल इंटरनल रिफ्लेक्शन | एनकैप्सुलेशन सतह की प्रकाशीय संरचना, प्रकाश वितरण को नियंत्रित करती है। | प्रकाश उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करें। |
5. गुणवत्ता नियंत्रण और ग्रेडिंग
| शब्दावली | ग्रेडिंग सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स बिनिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह में न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होते हैं। | सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | Forward voltage range ke anusaar vargikrit karen. | Driver power supply ke saath anukoolan ko aasaan banane aur system ki prashashtata badhane ke liye. |
| Rang ke aadhaar par vargikaran | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकृत करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग एक अत्यंत सीमित सीमा के भीतर आता है। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश स्रोत के भीतर रंग असमानता से बचें। |
| रंग तापमान ग्रेडेशन | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक समूह के लिए संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना। |
छह, परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | मानक/परीक्षण | सामान्य व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | लुमेन रखरखाव परीक्षण | निरंतर तापमान परिस्थितियों में लंबे समय तक जलाए रखते हुए, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड करें। | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयोजन में)। |
| TM-21 | जीवन प्रक्षेपण मानक | LM-80 डेटा के आधार पर वास्तविक उपयोग की स्थितियों में जीवन का अनुमान लगाना। | वैज्ञानिक जीवनकाल पूर्वानुमान प्रदान करें। |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Optical, electrical, and thermal testing methods are covered. | Industry-recognized testing basis. |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | यह सुनिश्चित करना कि उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) न हों। | अंतरराष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | आमतौर पर सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |