सामग्री
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 2. तकनीकी मापदंडों का विस्तृत विवरण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ
- 3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 3.1 शक्ति खपत और परिवेशी तापमान का संबंध
- 3.2 स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता
- 3.3 Relationship Between Reverse Dark Current and Ambient Temperature
- 3.4 Relationship Between Reverse Photocurrent and Irradiance (Ee)
- 3.5 टर्मिनल कैपेसिटेंस और रिवर्स वोल्टेज के बीच संबंध
- 3.6 प्रतिक्रिया समय और लोड प्रतिरोध संबंध
- 4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
- 4.1 Package Dimensions
- 4.2 Polarity Identification
- 5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड
- 6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
- 6.1 पैकेजिंग मात्रा विनिर्देश
- 6.2 लेबल प्रारूप विनिर्देश
- 7. अनुप्रयोग सुझाव
- 7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- 7.2 डिज़ाइन विचार
- 8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
- 9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
- 9.1 फोटोवोल्टिक मोड (शून्य बायस) और फोटोकंडक्टिव मोड (रिवर्स बायस) में कार्य करने में क्या अंतर है?
- 9.2 फोटोकरंट (I_L) को मापने योग्य वोल्टेज में कैसे परिवर्तित करें?
- 9.3 अंधकार धारा क्यों महत्वपूर्ण है, और तापमान इस पर कैसे प्रभाव डालता है?
- 9.4 क्या यह सेंसर 940nm के अलावा अन्य प्रकाश स्रोतों के लिए उपयोग किया जा सकता है?
- 10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस विश्लेषण
- 11. कार्य सिद्धांत
- 12. उद्योग प्रवृत्तियाँ और पृष्ठभूमि
- 13. अस्वीकरण और उपयोग निर्देश
1. उत्पाद अवलोकन
PD204-6B/L3 एक मानक 3mm प्लास्टिक पैकेज में निर्मित एक उच्च-गति, उच्च-संवेदनशीलता वाला सिलिकॉन PIN फोटोडायोड है। यह उपकरण दृश्य प्रकाश और इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड के साथ स्पेक्ट्रल अनुकूलता प्रदर्शित करता है, जिसकी चरम संवेदनशीलता 940nm तरंगदैर्ध्य पर अनुकूलित है, जो विभिन्न संवेदन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिन्हें तीव्र प्रतिक्रिया और विश्वसनीय प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।
इस घटक के प्रमुख लाभों में इसका तीव्र प्रतिक्रिया समय, उच्च प्रकाश संवेदनशीलता और कम जंक्शन धारिता शामिल हैं, जो संयुक्त रूप से कुशल सिग्नल पहचान सुनिश्चित करते हैं। यह उत्पाद RoHS और यूरोपीय संघ के REACH विनियमों का अनुपालन करता है और लीड-मुक्त (Pb-free) प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित है।
2. तकनीकी मापदंडों का विस्तृत विवरण
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
यह उपकरण निर्दिष्ट पर्यावरणीय और विद्युत सीमाओं के भीतर विश्वसनीय रूप से कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन रेटिंग्स से अधिक होने पर स्थायी क्षति हो सकती है।
- रिवर्स वोल्टेज (VR):32 V - फोटोडायोड पर लागू किया जा सकने वाला अधिकतम रिवर्स बायस वोल्टेज।
- ऑपरेटिंग तापमान (Topr):-25°C से +85°C - डिवाइस के सामान्य संचालन के लिए परिवेश तापमान सीमा।
- भंडारण तापमान (Tstg):-40°C से +100°C - डिवाइस को बिना विद्युत आपूर्ति के सुरक्षित रूप से भंडारित करने की तापमान सीमा।
- सोल्डरिंग तापमान (Tsol):मानक रिफ्लो प्रोफ़ाइल के अनुसार, अधिकतम तापमान 260°C है, जिसकी अवधि 5 सेकंड से अधिक नहीं होनी चाहिए।
- पावर डिसिपेशन (Pc):25°C या उससे कम के फ्री एयर तापमान पर 150 mW।
2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ
ये मापदंड मानक परीक्षण स्थितियों (Ta=25°C) के तहत फोटोट्रांजिस्टर के मुख्य प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।
- स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (λ0.5):760 nm से 1100 nm तक। यह उस तरंगदैर्ध्य रेंज को परिभाषित करता है जिसमें डिवाइस कम से कम आधी पीक संवेदनशीलता बनाए रखता है।
- पीक संवेदनशीलता तरंगदैर्ध्य (λP):940 nm (टाइपिकल)। डिवाइस इस इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील है।
- खुला सर्किट वोल्टेज (VOC):940nm तरंगदैर्ध्य और 1 mW/cm² की विकिरणता (Ee) पर, विशिष्ट मान 0.42 V है।
- शॉर्ट सर्किट करंट (ISC):समान परीक्षण स्थितियों (Ee=1mW/cm², λp=940nm) के तहत, विशिष्ट मान 4.3 μA है।
- रिवर्स फोटोकरंट (IL):VR=5V, Ee=1mW/cm², λp=940nm की स्थितियों में, न्यूनतम मान 3.9 μA और विशिष्ट मान 6 μA है। यह डायोड द्वारा रिवर्स बायस और प्रकाशित होने पर उत्पन्न फोटोकरंट है।
- रिवर्स डार्क करंट (ID):Maximum value is 10 nA under conditions of VR=10V, complete darkness (Ee=0mW/cm²). This is the small leakage current that flows even when there is no light.
- Reverse Breakdown Voltage (VBR):Minimum value measured is 32 V when reverse current (IR) is 100μA in darkness.
- कुल धारिता (Ct):VR=5V, आवृत्ति 1MHz की स्थिति में, विशिष्ट मान 10 pF है। कम धारिता तेज़ स्विचिंग गति प्राप्त करने में सहायक होती है।
- उदगम/पतन समय (tr/tf):VR=10V, लोड रेसिस्टेंस (RL) 100Ω की स्थिति में, टाइपिकल वैल्यू 10 ns / 10 ns है, जो इसकी अत्यंत तीव्र प्रतिक्रिया गति को दर्शाता है और इसे पल्स लाइट डिटेक्शन के लिए उपयुक्त बनाता है।
- व्यू एंगल (2θ1/2):45° (टाइपिकल)। यह डिवाइस की संवेदनशीलता बनाए रखने वाले कोणीय दृश्य क्षेत्र की सीमा को परिभाषित करता है।
संबंधित अनुप्रयोगों में, लाइट इंटेंसिटी टॉलरेंस ±10%, डोमिनेंट वेवलेंथ टॉलरेंस ±1nm, और फॉरवर्ड वोल्टेज टॉलरेंस ±0.1V है।
3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
डेटाशीट में कई विशेषता वक्र प्रदान किए गए हैं, जो विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को दर्शाते हैं। ये वक्र डिज़ाइन इंजीनियरों के लिए वास्तविक अनुप्रयोग परिदृश्यों में प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
3.1 शक्ति खपत और परिवेशी तापमान का संबंध
यह वक्र दर्शाता है कि जब परिवेश तापमान 25°C से अधिक हो जाता है, तो अधिकतम अनुमेय पावर खपत कम हो जाती है। दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए डिजाइनरों को प्रसंस्करण क्षमता को तदनुसार डीरेट करना होगा।
3.2 स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता
वर्णक्रमीय अनुक्रिया वक्र ने 940nm पर डिवाइस की शिखर संवेदनशीलता और लगभग 760nm से 1100nm तक इसकी प्रभावी सीमा की पुष्टि की। यह उजागर करता है कि यह डिवाइस सामान्य इन्फ्रारेड एलईडी का उपयोग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
3.3 Relationship Between Reverse Dark Current and Ambient Temperature
डार्क करंट तापमान के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। उच्च तापमान वाले वातावरण में संचालित होने वाले अनुप्रयोगों के लिए यह वक्र महत्वपूर्ण है, क्योंकि उच्च डार्क करंट शोर बढ़ाता है और कम रोशनी की स्थिति में सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात को प्रभावित कर सकता है।
3.4 Relationship Between Reverse Photocurrent and Irradiance (Ee)
यह ग्राफ निर्दिष्ट सीमा के भीतर उत्पन्न फोटोकरंट (IL) और आपतित प्रकाश की तीव्रता (इराडिएंस) के बीच रैखिक संबंध दर्शाता है। यह डिवाइस की पूर्वानुमेय और रैखिक प्रकाशमितीय प्रतिक्रिया की पुष्टि करता है।
3.5 टर्मिनल कैपेसिटेंस और रिवर्स वोल्टेज के बीच संबंध
जंक्शन कैपेसिटेंस (Ct) रिवर्स बायस वोल्टेज में वृद्धि के साथ घटता है। उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए, कम कैपेसिटेंस आदर्श होती है, यह वक्र इष्टतम कार्यशील बायस बिंदु के चयन में सहायता करता है।
3.6 प्रतिक्रिया समय और लोड प्रतिरोध संबंध
यह वक्र दर्शाता है कि उदय और पतन समय (tr/tf) बाहरी लोड प्रतिरोध (RL) के मान से कैसे प्रभावित होते हैं। छोटे लोड प्रतिरोध का उपयोग तेज प्रतिक्रिया प्रदान करता है, लेकिन यह सिग्नल आयाम का त्याग करता है।
4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
4.1 Package Dimensions
डिवाइस एक मानक 3mm रेडियल लीड पैकेज में निर्मित है। आयाम चित्र बॉडी व्यास, लीड पिच और लीड आयाम निर्दिष्ट करता है। सभी अनिर्दिष्ट सहनशीलताएं ±0.25mm हैं। लेंस का रंग काला है।
4.2 Polarity Identification
कैथोड (नकारात्मक टर्मिनल) आमतौर पर पैकेज बॉडी पर एक सपाट सतह या लंबे लीड द्वारा चिह्नित किया जाता है। सर्किट असेंबली प्रक्रिया के दौरान सामान्य रिवर्स बायस ऑपरेशन सुनिश्चित करने के लिए सही ध्रुवीयता पर ध्यान देना आवश्यक है।
5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड
यह घटक मानक PCB असेंबली प्रक्रिया के लिए उपयुक्त है।
- रीफ्लो सोल्डरिंग:अधिकतम वेल्डिंग तापमान 260°C है, इस तापमान या उससे अधिक पर समय 5 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए, ताकि प्लास्टिक पैकेजिंग और सेमीकंडक्टर चिप को थर्मल क्षति से बचाया जा सके।
- हैंड सोल्डरिंग:यदि हैंड सोल्डरिंग की आवश्यकता हो, तो तापमान-नियंत्रित सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें और संपर्क समय को न्यूनतम रखें (आमतौर पर प्रत्येक पिन के लिए 3 सेकंड से कम)।
- क्लीनिंग:प्लास्टिक एनकैप्सुलेशन सामग्री के साथ संगत सफाई एजेंट का उपयोग करें।
- भंडारण:निर्दिष्ट भंडारण तापमान सीमा (-40°C से +100°C) के भीतर, सूखे, स्थिरवैद्युत-सुरक्षित वातावरण में संग्रहित करें।
6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
6.1 पैकेजिंग मात्रा विनिर्देश
मानक पैकेजिंग इस प्रकार है: प्रति बैग 200-1000 टुकड़े, प्रति बॉक्स 4 बैग, प्रति कार्टन 10 बॉक्स। यह प्रोटोटाइप विकास और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए लचीलापन प्रदान करता है।
6.2 लेबल प्रारूप विनिर्देश
उत्पाद लेबल में ट्रेसबिलिटी और पहचान के लिए महत्वपूर्ण जानकारी शामिल होती है:
- CPN:ग्राहक उत्पाद संख्या
- P/N:उत्पाद संख्या (उदाहरण के लिए, PD204-6B/L3)
- QTY:पैकिंग मात्रा
- CAT, HUE, REF:प्रकाश तीव्रता, प्रमुख तरंगदैर्ध्य और अग्र वोल्टेज के ग्रेडिंग स्तर (यदि लागू हो)।
- LOT No:उत्पादन बैच संख्या, पता लगाने के लिए।
- X:उत्पादन माह.
7. अनुप्रयोग सुझाव
7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
PD204-6B/L3 विभिन्न प्रकार के फोटोइलेक्ट्रिक सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है, जिनमें शामिल हैं:
- स्वचालित दरवाजा सेंसर:दरवाजे के खुलने/बंद होने की क्रिया को सक्रिय करने के लिए अवरक्त किरण पुंज में व्यवधान का पता लगाना।
- फोटोकॉपियर और प्रिंटर:कागज का पता लगाने, किनारा संवेदन या टोनर स्तर निगरानी के लिए।
- गेमिंग कंसोल/आर्केड सिस्टम:वस्तु का पता लगाने, इंटरैक्शन नियंत्रण या स्थिति संवेदन के लिए।
- सामान्य इन्फ्रारेड संवेदन:रिमोट कंट्रोल रिसीवर, प्रॉक्सिमिटी सेंसर और 940nm इन्फ्रारेड प्रकाश का त्वरित, विश्वसनीय पता लगाने की आवश्यकता वाले औद्योगिक स्वचालन क्षेत्र।
7.2 डिज़ाइन विचार
- बायस सर्किट:इष्टतम गति और रैखिकता के लिए फोटोडायोड को रिवर्स बायस (फोटोकंडक्टिव मोड) में संचालित करें। डेटाशीट में दर्शाए अनुसार, विशिष्ट रिवर्स वोल्टेज 5V से 10V है।
- लोड रेसिस्टर (RL):प्रतिक्रिया गति (बैंडविड्थ) और आउटपुट वोल्टेज स्विंग के बीच व्यापार-बंदी के आधार पर RL का चयन करें। कमजोर फोटोकरंट को उपयोगी वोल्टेज में परिवर्तित करते हुए उच्च गति और कम शोर बनाए रखने के लिए ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर (TIA) सर्किट का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
- प्रकाशिक विचार:स्रोत (आमतौर पर 940nm का अवरक्त LED) के साथ सही संरेखण सुनिश्चित करें। 45° देखने के कोण के दृश्य क्षेत्र को ध्यान में रखा जाना चाहिए। अवांछित परिवेश प्रकाश, विशेष रूप से दृश्य प्रकाश को रोकने में ऑप्टिकल फिल्टर सहायक होते हैं।
- शोर में कमी:संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए, उपकरण और उसके सर्किट को विद्युत शोर से सुरक्षित रखना चाहिए। ट्रेस को छोटा रखें, बाईपास कैपेसिटर का उपयोग करें, और उच्च तापमान पर डार्क करंट के प्रभाव पर विचार करें।
8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
मानक फोटोडायोड या फोटोट्रांजिस्टर की तुलना में, जिनकी प्रतिक्रिया समय धीमी होती है, PD204-6B/L3 के महत्वपूर्ण लाभ हैं:
- उच्च गति:10ns का उदय/पतन समय, कई सामान्य फोटोट्रांजिस्टर से काफी तेज, तेजी से मॉड्यूलेटेड सिग्नल का पता लगाने में सक्षम।
- PIN संरचना:PIN फोटोडायोड संरचना मानक PN फोटोडायोड की तुलना में एक व्यापक अवक्षय क्षेत्र प्रदान करती है, जिसके परिणामस्वरूप कम जंक्शन कैपेसिटेंस (10pF) और उच्च गति होती है।
- अनुकूलित स्पेक्ट्रम:940nm की चरम संवेदनशीलता सामान्य, कम लागत वाले अवरक्त LED के आउटपुट से सटीक रूप से मेल खाती है, जिससे सिस्टम दक्षता अधिकतम होती है।
- Standard Package:3mm radial package is a common industry form factor, easy to integrate into existing designs and compatible with standard PCB footprints.
9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
9.1 फोटोवोल्टिक मोड (शून्य बायस) और फोटोकंडक्टिव मोड (रिवर्स बायस) में कार्य करने में क्या अंतर है?
फोटोवोल्टिक मोड (V_R=0V) में, फोटोडायोड एक वोल्टेज (V_OC) उत्पन्न करता है। इस मोड में डार्क करंट शून्य होता है, लेकिन प्रतिक्रिया धीमी होती है और रैखिकता कम होती है। PD204-6B/L3 विनिर्देश में VOC=0.42V सूचीबद्ध है। फोटोकंडक्टिव मोड (रिवर्स बायस लागू, उदाहरण के लिए V_R=5V) में, एक बाहरी वोल्टेज लगाया जाता है। इससे जंक्शन कैपेसिटेंस कम हो जाती है (जिससे 10ns के tr/tf जैसी तेज प्रतिक्रिया संभव होती है), रैखिकता में सुधार होता है, और एक बड़ा सक्रिय क्षेत्र अनुमत होता है, लेकिन इसमें डार्क करंट (I_D) प्रवेशित हो जाता है। इस उपकरण के लिए अपेक्षित उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए, फोटोकंडक्टिव मोड के उपयोग की अनुशंसा की जाती है।
9.2 फोटोकरंट (I_L) को मापने योग्य वोल्टेज में कैसे परिवर्तित करें?
सबसे सरल तरीका एक लोड रेसिस्टर (R_L) को श्रृंखला में जोड़ना है। आउटपुट वोल्टेज V_out = I_L * R_L होता है। हालांकि, R_L बढ़ने के साथ, RC टाइम कॉन्स्टेंट (डायोड कैपेसिटेंस से संबंधित) बढ़ जाता है, जिससे प्रतिक्रिया गति धीमी हो जाती है (जैसा कि प्रतिक्रिया समय बनाम लोड रेसिस्टेंस वक्र में दिखाया गया है)। इष्टतम प्रदर्शन के लिए, विशेष रूप से कम धारा और गति की आवश्यकता वाले मामलों में, ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर (TIA) पसंदीदा सर्किट है। यह एक स्थिर, कम प्रतिबाधा वाला आउटपुट वोल्टेज (V_out = -I_L * R_f) प्रदान करता है, साथ ही फोटोडायोड को वर्चुअल ग्राउंड पर रखकर कैपेसिटेंस के प्रभाव को कम करता है।
9.3 अंधकार धारा क्यों महत्वपूर्ण है, और तापमान इस पर कैसे प्रभाव डालता है?
डार्क करंट (I_D) प्रकाश के अभाव में प्रवाहित होने वाला शोर धारा है। यह पता लगाने योग्य प्रकाश की निचली सीमा निर्धारित करता है। डेटाशीट में 25°C पर अधिकतम 10nA निर्दिष्ट है। यह धारा लगभग प्रत्येक 10°C वृद्धि पर दोगुनी हो जाती है। इसलिए, उच्च तापमान वाले वातावरण या अत्यंत कमजोर प्रकाश का पता लगाने में, डार्क करंट एक महत्वपूर्ण शोर स्रोत बन सकता है, जिसे सर्किट डिजाइन में अवश्य ध्यान में रखा जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, तापमान क्षतिपूर्ति या सिंक्रोनस डिटेक्शन तकनीकों के माध्यम से)।
9.4 क्या यह सेंसर 940nm के अलावा अन्य प्रकाश स्रोतों के लिए उपयोग किया जा सकता है?
हाँ, लेकिन संवेदनशीलता कम हो जाएगी। स्पेक्ट्रल रिस्पांस कर्व दर्शाता है कि इसकी 760nm से 1100nm की सीमा में महत्वपूर्ण संवेदनशीलता है। उदाहरण के लिए, यह 850nm के LED पर प्रतिक्रिया करेगा, लेकिन समान प्रकाश तीव्रता पर उत्पन्न फोटोकरंट 940nm प्रकाश स्रोत का उपयोग करने की तुलना में कम होगा। सटीक डिजाइन के लिए, सापेक्ष वर्णक्रमीय संवेदनशीलता वक्र (यदि पूर्ण संस्करण प्रदान किया गया है) का सदैव संदर्भ लें, या आवश्यक तरंगदैर्ध्य पर रिस्पॉन्सिविटी की गणना करें।
10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस विश्लेषण
डिजाइन केस: सुरक्षा द्वार के लिए इन्फ्रारेड बीम ब्रेक सेंसर।
लक्ष्य:एक विश्वसनीय, तीव्र सेंसर बनाना जो यह पता लगाए कि कब कोई वस्तु अदृश्य इन्फ्रारेड बीम को बाधित करती है, जिससे सुरक्षा अलार्म सक्रिय हो।
कार्यान्वयन योजना:
- ट्रांसमीटर:एक 940nm इन्फ्रारेड LED को पल्स करंट (उदाहरण के लिए, 38kHz पर 20mA पल्स) द्वारा संचालित किया जाता है, ताकि पर्यावरणीय प्रकाश व्यवधान के प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्रदान की जा सके और औसत बिजली खपत को कम किया जा सके।
- रिसीवर:PD204-6B/L3 को ट्रांसमीटर के सामने, उसके 45° दृश्य कोण के भीतर संरेखित करके रखा गया है। यह 5V पर एक लोड रेसिस्टर के माध्यम से रिवर्स बायस्ड है।
- सिग्नल कंडीशनिंग:फोटोडायोड से आने वाला छोटा एसी फोटोकरंट सिग्नल (डीसी डार्क करंट पर अध्यारोपित) 38kHz पर ट्यून्ड एक उच्च लाभ बैंडपास एम्पलीफायर में फीड किया जाता है। यह डीसी परिवेश प्रकाश और निम्न-आवृत्ति शोर को फ़िल्टर कर देता है।
- पता लगाएँ:फिर, प्रवर्धित सिग्नल को रेक्टिफाई किया जाता है और एक थ्रेशोल्ड से तुलना की जाती है। जब बीम अवरुद्ध नहीं होता है, तो एक मजबूत 38kHz सिग्नल मौजूद होता है, और कम्पेरेटर का आउटपुट हाई होता है। जब कोई वस्तु बीम को अवरुद्ध करती है, तो सिग्नल गायब हो जाता है, जिससे कम्पेरेटर लो में स्विच हो जाता है और अलार्म सक्रिय हो जाता है।
PD204-6B/L3 क्यों उपयुक्त है:इसकी 10ns की त्वरित प्रतिक्रिया समय 38kHz मॉड्यूलेटेड सिग्नल को आसानी से संभालती है। 940nm पर उच्च संवेदनशीलता मिलान इन्फ्रारेड LED से अच्छे सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात को सुनिश्चित करती है। कम धारिता सर्किट को आवश्यक फ़िल्टरिंग घटकों के साथ भी तेजी से प्रतिक्रिया देने में सक्षम बनाती है।
11. कार्य सिद्धांत
PD204-6B/L3 जैसे PIN फोटोडायोड आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत पर काम करते हैं। डिवाइस संरचना में एक चौड़ा, हल्का डोप किया हुआ आंतरिक (I) अर्धचालक क्षेत्र होता है जो P-प्रकार और N-प्रकार क्षेत्रों के बीच सैंडविच होता है। जब अर्धचालक बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन (उदाहरण के लिए, 940nm पर सिलिकॉन के लिए अवरक्त प्रकाश) आंतरिक क्षेत्र से टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। जब डायोड रिवर्स बायस्ड होता है, तो डिप्लेशन रीजन (जो आंतरिक परत में फैला होता है) का अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र इन आवेश वाहकों को संबंधित टर्मिनलों की ओर ले जाता है, जिससे आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती फोटोकरंट (I_L) उत्पन्न होता है। चौड़ा आंतरिक क्षेत्र धारिता को कम करता है और बड़ी मात्रा में उत्पन्न आवेश वाहकों के प्रभावी संग्रह की अनुमति देता है, जिससे गति और संवेदनशीलता में वृद्धि में योगदान होता है।
12. उद्योग प्रवृत्तियाँ और पृष्ठभूमि
PD204-6B/L3 जैसे फोटोडिटेक्टर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और सेंसिंग के तेजी से बढ़ते क्षेत्र के मूलभूत घटक हैं। वर्तमान प्रवृत्तियाँ जो ऐसे उपकरणों की मांग को बढ़ावा दे रही हैं, उनमें शामिल हैं:
- स्वचालन और इंडस्ट्री 4.0:विनिर्माण उद्योग में, स्थिति, उपस्थिति और गुणवत्ता नियंत्रण के लिए गैर-संपर्क सेंसर का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है।
- उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स:उपकरणों में निकटता संवेदन (जैसे, कॉल के दौरान स्मार्टफोन स्क्रीन बंद करना), डिस्प्ले चमक नियंत्रण के लिए परिवेश प्रकाश संवेदन और हावभाव पहचान के लिए एकीकृत।
- इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT):स्मार्ट होम उपकरणों, सुरक्षा प्रणालियों और पर्यावरण निगरानी के लिए कम बिजली खपत वाले, विश्वसनीय सेंसर।
- तकनीकी प्रगति:समग्र प्रवृत्ति उच्च एकीकरण (उदाहरण के लिए, ऑन-चिप एम्पलीफायर वाले फोटोडायोड), छोटे पैकेज (सरफेस माउंट डिवाइस), कम बिजली की खपत और विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (जैसे LiDAR, बायोमेडिकल सेंसिंग और ऑप्टिकल संचार अनुप्रयोगों) में बेहतर प्रदर्शन की है। PD204-6B/L3 जैसे उपकरण मुख्यधारा की अवरक्त संवेदन आवश्यकताओं को पूरा करने वाले परिपक्व, विश्वसनीय और लागत प्रभावी समाधान का प्रतिनिधित्व करते हैं।
13. अस्वीकरण और उपयोग निर्देश
स्पेसिफिकेशन शीट अस्वीकरण से प्राप्त प्रमुख उपयोग दिशानिर्देशों में शामिल हैं:
- स्पेसिफिकेशन बिना सूचना के बदल सकती हैं। डिज़ाइन करते समय कृपया नवीनतम आधिकारिक स्पेसिफिकेशन शीट का संदर्भ लें।
- सामान्य भंडारण स्थितियों में, उत्पाद शिपमेंट की तारीख से 12 महीने के भीतर अपने प्रकाशित विनिर्देशों के अनुरूप रहता है।
- विशेषता वक्र विशिष्ट प्रदर्शन दर्शाते हैं, गारंटीकृत न्यूनतम या अधिकतम मूल्य नहीं। डिजाइन करते समय उचित मार्जिन छोड़ना चाहिए।
- पूर्ण अधिकतम रेटिंग का कड़ाई से पालन करें। इन सीमाओं से परे संचालन से तत्काल या संभावित विफलता हो सकती है। निर्माता दुरुपयोग के कारण होने वाली क्षति के लिए कोई जिम्मेदारी नहीं लेता है।
- यह जानकारी स्वामित्व युक्त है। अनुमति के बिना प्रतिलिपि बनाना वर्जित है।
- यह घटकनहीं हैयह चिकित्सा जीवन समर्थन, वाहन नियंत्रण, विमानन या सैन्य प्रणालियों जैसे सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन या प्रमाणित नहीं है। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से प्रमाणित उत्पादों के लिए निर्माता से संपर्क करें।
LED विनिर्देश शब्दावली की विस्तृत व्याख्या
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य संकेतक
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| दीप्ति दक्षता (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्पन्न प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी अधिक ऊर्जा बचत होगी। | यह सीधे तौर पर प्रकाश उपकरण की ऊर्जा दक्षता श्रेणी और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| Luminous Flux | lm (लुमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आम बोलचाल में "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करना कि प्रकाश स्रोत पर्याप्त चमकदार है या नहीं। |
| प्रकाशन कोण (Viewing Angle) | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जब प्रकाश की तीव्रता आधी रह जाती है, जो बीम की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के कवरेज क्षेत्र और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (केल्विन), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा होता है, कम मान पीला/गर्म, अधिक मान सफेद/ठंडा प्रकाश देता है। | प्रकाश व्यवस्था का माहौल और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI / Ra) | इकाईहीन, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को पुन: प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंगों 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" | रंग एकरूपता का मात्रात्मक मापदंड, चरण संख्या जितनी कम होगी, रंग उतना ही अधिक एकसमान होगा। | एक ही बैच के दीपकों के रंग में कोई अंतर न हो, यह सुनिश्चित करना। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), उदाहरणार्थ 620nm (लाल) | रंगीन LED रंगों के संगत तरंगदैर्ध्य मान। | लाल, पीले, हरे आदि मोनोक्रोमैटिक एलईडी के रंग टोन (ह्यू) का निर्धारण करें। |
| स्पेक्ट्रम वितरण (Spectral Distribution) | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण प्रदर्शित करता है। | रंग प्रतिपादन एवं 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 प्रकाशित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड" के समान। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥ Vf होना चाहिए, कई LEDs को श्रृंखला में जोड़ने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| Forward Current | If | एलईडी को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक करंट का मान। | स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग आमतौर पर किया जाता है, धारा चमक और जीवनकाल निर्धारित करती है। |
| अधिकतम पल्स करंट (Pulse Current) | Ifp | डिमिंग या फ्लैश के लिए थोड़े समय में सहन करने योग्य पीक करंट। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, नहीं तो अधिक गर्मी से क्षति होगी। |
| रिवर्स वोल्टेज (Reverse Voltage) | Vr | LED द्वारा सहन की जा सकने वाली अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, जिससे अधिक होने पर उसके ब्रेकडाउन होने की संभावना है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से सुरक्षा आवश्यक है। |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर पॉइंट तक ऊष्मा प्रवाह का प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय दर्शाता है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए मजबूत ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन आवश्यक है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज सहनशीलता (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | एंटीस्टैटिक शॉक प्रतिरोध, उच्च मूल्य का अर्थ है स्थैतिक बिजली से कम क्षति। | उत्पादन में एंटीस्टैटिक उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान से ल्यूमेन ह्रास और रंग विस्थापन होता है। |
| ल्यूमेन डिप्रिसिएशन (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | LED की "सेवा जीवन" को सीधे परिभाषित करना। |
| लुमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष चमक 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 दृश्य की रंग स्थिरता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री के प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
IV. पैकेजिंग एवं सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ एवं अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिकी तथा तापीय इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC उच्च ताप सहनशीलता, कम लागत; सिरेमिक उत्कृष्ट ताप अपव्यय, लंबी आयु। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंटेड, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था विधि। | फ्लिप-चिप डिज़ाइन बेहतर हीट डिसिपेशन और उच्च प्रकाश दक्षता प्रदान करता 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 फॉस्फोर प्रकाश दक्षता, कलर टेम्परेचर और कलर रेंडरिंग इंडेक्स को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | प्लानर, माइक्रोलेंस, टोटल इंटरनल रिफ्लेक्शन | पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना, प्रकाश वितरण को नियंत्रित करती है। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
5. गुणवत्ता नियंत्रण और ग्रेडिंग
| शब्दावली | Bin Content | सामान्य व्याख्या | Objective |
|---|---|---|---|
| Luminous Flux Binning | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकरण, प्रत्येक समूह का न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होता है। | एक ही बैच के उत्पादों की चमक सुनिश्चित करें। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहीकृत करें। | ड्राइविंग पावर स्रोत के मिलान में सुविधा और सिस्टम दक्षता में सुधार के लिए। |
| रंग वर्गीकरण | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकरण करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग बहुत छोटी सीमा के भीतर आते हैं। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश साधन के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| Color Temperature Binning | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक समूह की अपनी संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना। |
छह, परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | मानक/परीक्षण | सामान्य व्याख्या | अर्थ |
|---|---|---|---|
| LM-80 | लुमेन रखरखाव परीक्षण | निरंतर तापमान परिस्थितियों में लंबे समय तक प्रकाशित करके, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड किया जाता है। | 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 करना। |
| IESNA मानक | Illuminating Engineering Society Standards | Optical, electrical, and thermal test methods are covered. | Industry-recognized testing basis. |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) नहीं होने का आश्वासन दें। | अंतरराष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | यह सरकारी खरीद और सब्सिडी परियोजनाओं में आमतौर पर उपयोग किया जाता है, जिससे बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ती है। |