IR333C 5mm इन्फ्रारेड एलईडी डेटाशीट - 5mm T-1 पैकेज - 940nm पीक वेवलेंथ - 1.5V फॉरवर्ड वोल्टेज - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

IR333C एक उच्च-तीव्रता वाला इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड है, जो मानक 5mm (T-1) पारदर्शी प्लास्टिक पैकेज में आता है। यह 940nm की चरम तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो अदृश्य प्रकाश स्रोत की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। डिवाइस का स्पेक्ट्रम सामान्य सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड और इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल से मेल खाता है, जिससे सिग्नल ट्रांसमिशन सिस्टम का इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित होता है।

इस घटक के प्रमुख लाभों में उच्च विश्वसनीयता, उच्च विकिरण तीव्रता आउटपुट और कम फॉरवर्ड वोल्टेज आवश्यकता शामिल है। 2.54mm का लीड पिच इसे मानक ब्रेडबोर्ड और PCB के साथ संगत बनाता है। यह लीड-फ्री और RoHS अनुपालन उत्पाद भी है, जो आधुनिक पर्यावरणीय मानकों का पालन करता है।

1.1 मुख्य विशेषताएं एवं लक्षित बाजार

IR333C की प्रमुख विशेषताएं इसकी ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल विशेषताएं हैं जो इन्फ्रारेड अनुप्रयोगों के लिए तैयार की गई हैं। 940nm पर इसकी उच्च विकिरण तीव्रता इसे फ्री-स्पेस ऑप्टिकल संचार में अत्यधिक कुशल बनाती है। कम फॉरवर्ड वोल्टेज बिजली की खपत को कम करता है, जो बैटरी से चलने वाले उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है।

लक्षित अनुप्रयोग विविध हैं, जिनमें शामिल हैं:

• फ्री-स्पेस ट्रांसमिशन सिस्टम:लघु दूरी वायरलेस डेटा लिंक के लिए।
• इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल यूनिट:विशेष रूप से वे रिमोट कंट्रोलर जिन्हें अधिक दूरी या बाधाओं के माध्यम से संचालन के लिए उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है।
• धुआँ संसूचक:ऑप्टिकल चैम्बर डिज़ाइन में धुएँ के कणों का पता लगाने के लिए।
• सामान्य इन्फ्रारेड अनुप्रयोग प्रणाली:इसमें वस्तु संवेदन, निकटता पहचान और औद्योगिक स्वचालन शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

विश्वसनीय सर्किट डिज़ाइन और सिस्टम एकीकरण के लिए डिवाइस विनिर्देशों की गहन समझ महत्वपूर्ण है।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। इन्हें क्षण भर के लिए भी पार नहीं किया जाना चाहिए।

• निरंतर अग्र धारा (I_F):100 mA। यह निर्धारित शर्तों के तहत LED के माध्यम से अनिश्चित काल तक प्रवाहित की जा सकने वाली अधिकतम प्रत्यक्ष धारा है।
• पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP):1.0 A। यह उच्च धारा केवल पल्स स्थितियों में अनुमत है (पल्स चौड़ाई ≤ 100μs, ड्यूटी साइकिल ≤ 1%)। यह बहुत उच्च तात्कालिक विकिरण आउटपुट प्राप्त करने के लिए उपयोगी है।
• रिवर्स वोल्टेज (V_R):5 V। रिवर्स दिशा में लागू किया जा सकने वाला अधिकतम वोल्टेज। इस मान से अधिक होने पर जंक्शन ब्रेकडाउन हो सकता है।
• पावर डिसिपेशन (P_d):25°C या उससे कम तापमान पर 150 mW। यह रेटिंग फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और करंट दोनों को ध्यान में रखती है। इस सीमा से अधिक पर संचालन से अत्यधिक गर्मी, प्रदर्शन में गिरावट या विफलता हो सकती है।
• तापमान सीमा:कार्य और भंडारण तापमान -40°C से +85°C तक निर्धारित है, जो दर्शाता है कि यह औद्योगिक और ऑटोमोटिव वातावरण के लिए उपयुक्त है।
• वेल्डिंग तापमान (T_sol):अधिकतम 260°C, अधिकतम 5 सेकंड। यह पैकेज क्षति को रोकने के लिए वेव सोल्डरिंग या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 Electro-Optical Characteristics

ये मापदंड मानक परीक्षण स्थितियों (Ta=25°C) के तहत मापे जाते हैं, जो डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• विकिरण तीव्रता (E_e):यह प्रति इकाई ठोस कोण उत्सर्जित प्रकाश शक्ति (mW/sr) है। I_F=20mA पर, इसका विशिष्ट मान 15 mW/sr है। I_F=100mA की पल्स स्थिति में, यह बढ़कर 60 mW/sr हो जाता है, I_F=1A पर, 450 mW/sr तक पहुँचता है। यह पल्स ड्राइव का उपयोग करते समय आउटपुट में महत्वपूर्ण लाभ प्रदर्शित करता है।
• चरम तरंगदैर्ध्य (λ_p):940 nm (विशिष्ट)। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम से संबंधित है, जो मानव आँख के लिए अदृश्य है लेकिन सिलिकॉन-आधारित सेंसर द्वारा प्रभावी रूप से पता लगाया जा सकता है।
• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):45 nm (typical). This defines the wavelength range over which emission is centered around the peak. A narrower bandwidth is beneficial for filtering out ambient light noise.
• Forward Voltage (V_F):At I_F=20mA, the typical value is 1.5V, and at I_F=100mA (pulse), the maximum value is 1.85V. Low V_Fयह कम वोल्टेज सर्किट डिजाइन का एक महत्वपूर्ण लाभ है।
• रिवर्स करंट (I_R):V_R=5V पर, अधिकतम 10 μA। यह लीकेज करंट बहुत कम है।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2):20 डिग्री (टिपिकल)। यह संकीर्ण बीम कोण विकिरण तीव्रता को एक दिशात्मक प्रकाश पुंज में केंद्रित करता है, जिससे रिमोट कंट्रोल जैसे अनुप्रयोगों की प्रभावी सीमा बढ़ जाती है।

3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण

IR333C को 20mA मानक परीक्षण धारा पर इसकी विकिरण तीव्रता के आधार पर विभिन्न ग्रेड में वर्गीकृत किया गया है। यह डिजाइनरों को उनके अनुप्रयोग के लिए एक गारंटीकृत न्यूनतम प्रदर्शन स्तर वाले घटक का चयन करने में सक्षम बनाता है।

ग्रेडिंग संरचना निम्नानुसार है:

• M ग्रेड:विकिरण तीव्रता 7.8 mW/sr (न्यूनतम) और 12.5 mW/sr (अधिकतम) के बीच है।
• N मोड:विकिरण तीव्रता 11.0 mW/sr (न्यूनतम) और 17.6 mW/sr (अधिकतम) के बीच है।
• P grade:Radiation intensity is between 15.0 mW/sr (minimum) and 24.0 mW/sr (maximum).
• Q grade:विकिरण तीव्रता 21.0 mW/sr (न्यूनतम) और 34.0 mW/sr (अधिकतम) के बीच है।

अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें सुसंगत चमक या लंबी दूरी की आवश्यकता होती है, उच्च ग्रेड (जैसे P या Q) निर्दिष्ट करने की सिफारिश की जाती है। उत्पाद लेबल में ग्रेड इंगित करने के लिए एक "CAT" फ़ील्ड होती है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में कई विशेषता वक्र प्रदान किए गए हैं जो दर्शाते हैं कि मापदंड कार्य स्थितियों के साथ कैसे बदलते हैं।

4.1 फॉरवर्ड करंट और परिवेश तापमान संबंध (चित्र 1 और 8)

ये वक्र अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड करंट और परिवेश तापमान के बीच संबंध दर्शाते हैं। तापमान बढ़ने के साथ, अधिकतम अनुमेय निरंतर धारा रैखिक रूप से घटती है। यह उच्च तापमान पर ताप अपव्यय क्षमता में कमी के कारण होता है। विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, डिजाइनरों को अपेक्षित अधिकतम परिवेश तापमान के आधार पर कार्यशील धारा को डीरेट करना होगा।

4.2 स्पेक्ट्रम वितरण (चित्र 2)

यह ग्राफ़ तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष तीव्रता को दर्शाता है। यह 940nm पर शिखर उत्सर्जन की पुष्टि करता है और उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के आकार और चौड़ाई (लगभग 45nm) को दर्शाता है। रिसीवर में उपयुक्त ऑप्टिकल फिल्टर के चयन के लिए यह महत्वपूर्ण है।

4.3 शिखर तरंगदैर्ध्य और तापमान संबंध (चित्र 3)

शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य में एक मामूली तापमान गुणांक होता है, जो आमतौर पर जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ लंबी तरंगदैर्ध्य (रेड शिफ्ट) की ओर खिसक जाता है। अवरक्त LED के लिए, यह विस्थापन आमतौर पर छोटा होता है, लेकिन सटीक सेंसिंग अनुप्रयोगों में इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

4.4 फॉरवर्ड करंट और फॉरवर्ड वोल्टेज संबंध (चित्र 4)

यह डायोड का मानक I-V वक्र है। यह एक घातांकीय संबंध दर्शाता है। यह वक्र डिजाइनरों को किसी दिए गए ड्राइव करंट पर वोल्टेज ड्रॉप निर्धारित करने की अनुमति देता है, जो श्रृंखला प्रतिरोध मान या ड्राइव सर्किट आवश्यकताओं की गणना के लिए महत्वपूर्ण है।

4.5 सापेक्ष तीव्रता और फॉरवर्ड करंट संबंध (चित्र 5)

यह वक्र दर्शाता है कि विशिष्ट कार्यशील सीमा के भीतर, विकिरण आउटपुट फॉरवर्ड करंट के साथ लगभग रैखिक संबंध रखता है। हालांकि, बहुत अधिक धारा पर, तापन और अन्य प्रभावों के कारण दक्षता में कमी आ सकती है।

4.6 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और कोणीय विस्थापन संबंध (चित्र 6)

यह ध्रुवीय आरेख दृष्टिकोण कोण को स्पष्ट रूप से परिभाषित करता है। तीव्रता 0 डिग्री (अक्ष पर) पर अधिकतम होती है और कोण बढ़ने के साथ घटती जाती है, लगभग ±10 डिग्री पर इसके अधिकतम मान की आधी हो जाती है (इस प्रकार पूर्ण दृष्टिकोण कोण 20 डिग्री है)।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

यह उपकरण उद्योग-मानक 5mm T-1 पैकेज में आता है। लीड पिच 2.54mm (0.1 इंच) है, जो कई प्रोटोटाइप बोर्ड और PCB लेआउट के लिए मानक पिच है। पैकेज पारदर्शी प्लास्टिक से ढाला गया है जो 940nm अवरक्त प्रकाश के लिए पारदर्शी है, जिससे प्रकाशीय हानि न्यूनतम हो जाती है। कैथोड को आमतौर पर प्लास्टिक लेंस के किनारे पर सपाट भाग और/या छोटे लीड द्वारा पहचाना जाता है। डेटाशीट में विस्तृत यांत्रिक चित्र सभी महत्वपूर्ण आयाम सहिष्णुताओं के साथ प्रदान करते हैं, जो PCB पैड डिजाइन और आवास या लेंस में उचित फिट सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

असेंबली प्रक्रिया के दौरान क्षति को रोकने के लिए, विशिष्ट वेल्डिंग शर्तों का पालन करना आवश्यक है। वेल्डिंग तापमान का पूर्ण अधिकतम रेटेड मूल्य 260°C है, और वेल्डिंग समय 5 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। यह हैंड वेल्डिंग और वेव सोल्डरिंग प्रक्रियाओं पर लागू होता है। रिफ्लो सोल्डरिंग के लिए, 260°C या उससे कम चरम तापमान वाले प्रोफाइल की आवश्यकता होती है। उच्च तापमान के लिए लंबे समय तक संपर्क में रहने से एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन में दरार पड़ सकती है या आंतरिक बॉन्डिंग तार क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। यह भी सिफारिश की जाती है कि घटकों को नमी अवशोषण को रोकने के लिए शुष्क वातावरण में संग्रहीत किया जाए, जो रिफ्लो प्रक्रिया के दौरान "पॉपकॉर्न" प्रभाव का कारण बन सकता है।

7. पैकेजिंग और आदेश जानकारी

IR333C की मानक पैकेजिंग इस प्रकार है: 500 टुकड़े प्रति बैग, 5 बैग प्रति बॉक्स, 10 बॉक्स प्रति कार्टन। प्रति कार्टन कुल 25,000 टुकड़े। उत्पाद लेबल में ट्रेसबिलिटी और पहचान के लिए कई प्रमुख फ़ील्ड शामिल हैं: CPN (ग्राहक पार्ट नंबर), P/N (निर्माता पार्ट नंबर), QTY (मात्रा), CAT (तीव्रता ग्रेड/बिन), HUE (पीक वेवलेंथ), REF (संदर्भ) और LOT No (बैच नंबर)।

8. अनुप्रयोग डिजाइन सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

सबसे सामान्य ड्राइवर परिपथ एक साधारण श्रेणीक्रम प्रतिरोधक है। प्रतिरोध मान (R_s) की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जाती है: R_s= (V_{आपूर्ति}- V_F) / I_Fउदाहरण के लिए, 5V पावर स्रोत से 20mA पर LED को चलाने के लिए, एक विशिष्ट V_F1.5V के लिए: R_s= (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω। मानक 180Ω रेसिस्टर उपयुक्त है। उच्च धारा (जैसे 1A) पल्स ऑपरेशन के लिए, ट्रांजिस्टर या MOSFET स्विच की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर माइक्रोकंट्रोलर द्वारा संचालित होते हैं।

8.2 डिज़ाइन ध्यान देने योग्य बातें

• थर्मल प्रबंधन:यद्यपि पैकेजिंग छोटी है, उच्च निरंतर धारा पर, बिजली की खपत (P_d= V_F* I_F) 150mW की सीमा के करीब पहुंच सकती है। पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करें या औसत शक्ति को कम करने के लिए पल्स ड्राइव का उपयोग करने पर विचार करें।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन:20 डिग्री का व्यूइंग एंगल एक केंद्रित बीम प्रदान करता है। व्यापक कवरेज के लिए, एक डिफ्यूज़िंग लेंस की आवश्यकता हो सकती है। इसके विपरीत, अल्ट्रा-लॉन्ग रेंज अनुप्रयोगों के लिए, बीम को और संकीर्ण करने के लिए एक सेकेंडरी कोलिमेटिंग लेंस का उपयोग किया जा सकता है।
• रिसीवर मिलान:IR333C को हमेशा 940nm क्षेत्र के प्रति संवेदनशील रिसीवर (फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड या IC) के साथ जोड़कर उपयोग करें। दृश्य प्रकाश को अवरुद्ध करने वाले ऑप्टिकल फिल्टर का उपयोग करने पर परिवेशी प्रकाश में सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में उल्लेखनीय सुधार हो सकता है।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

मानक दृश्यमान प्रकाश LED या अन्य अवरक्त LED की तुलना में, IR333C की प्रमुख विशिष्टता इसकी उच्च पल्स आउटपुट क्षमता (1A पर 450 mW/sr), कम फॉरवर्ड वोल्टेज और संकीर्ण 20-डिग्री बीम कोण के संयोजन में निहित है। कुछ प्रतिस्पर्धी उपकरण व्यापक कवरेज के लिए अधिक चौड़ा देखने का कोण प्रदान कर सकते हैं, लेकिन इसकी कीमत अक्षीय तीव्रता में कमी के रूप में चुकानी पड़ती है। 940nm तरंगदैर्ध्य सबसे आम और लागत-प्रभावी तरंगदैर्ध्य में से एक है, जिसमें अच्छा वायुमंडलीय संचरण और रिसीवर विकल्पों की प्रचुरता है, जबकि उदाहरण के लिए, 850nm LED में कुछ दृश्यमान लाल प्रकाश होता है।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उत्तर: 20mA के निरंतर संचालन के लिए, जांचें कि आपके माइक्रोकंट्रोलर का GPIO पिन इतनी बड़ी धारा प्रदान या अवशोषित कर सकता है या नहीं। कई केवल 10-25mA ही संभाल सकते हैं। आमतौर पर स्विच के रूप में ट्रांजिस्टर का उपयोग करना अधिक सुरक्षित होता है।

प्रश्न: स्पंदित स्थितियों में विकिरण की तीव्रता बहुत अधिक क्यों होती है?
उत्तर: स्पंदित धारा आपको LED को उसकी DC रेटिंग से कहीं अधिक धारा पर चलाने की अनुमति देती है, बिना जंक्शन के अधिक गर्म हुए। प्रकाश उत्पादन मुख्य रूप से तात्कालिक धारा का फलन है, इसलिए छोटे, उच्च धारा स्पंद बहुत चमकदार फ्लैश उत्पन्न करते हैं।

प्रश्न: कैथोड की पहचान कैसे करें?
उत्तर: गोलाकार प्लास्टिक लेंस पर सपाट किनारा ढूंढें। इस सपाट भाग से सटा हुआ पिन कैथोड होता है। इसके अलावा, कैथोड पिन आमतौर पर एनोड पिन से छोटा होता है।

प्रश्न: क्या ऐसा इन्फ्रारेड एलईडी आंखों के लिए सुरक्षित है?
उत्तर: हालांकि अदृश्य, इन्फ्रारेड विकिरण अभी भी आंख के लेंस द्वारा रेटिना पर केंद्रित हो सकता है। उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से लेंस के उपयोग के दौरान, सीधे देखने से बचना चाहिए। अधिकांश उपभोक्ता रिमोट कंट्रोल बहुत कम औसत शक्ति का उपयोग करते हैं और आंखों के लिए सुरक्षित माने जाते हैं।

11. व्यावहारिक उपयोग के उदाहरण

परिदृश्य: गेट ओपनर के लिए लंबी दूरी का इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल।
डिजाइनरों को धूप में 50 मीटर की रेंज वाले रिमोट कंट्रोल की आवश्यकता है। अधिकतम तीव्रता के लिए वे IR333C के Q ग्रेड का चयन करते हैं। सर्किट 38kHz वाहक सिग्नल उत्पन्न करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करता है, जिसे डेटा कोड के साथ आयाम मॉड्यूलेशन द्वारा संशोधित किया जाता है। LED को 1A पर बहुत कम ड्यूटी साइकिल (जैसे 1%) के साथ पल्स ड्राइव करने के लिए एक NPN ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है। बीम को थोड़ा समानांतर करने के लिए LED के सामने एक साधारण प्लास्टिक लेंस जोड़ा जाता है। रिसीविंग एंड पर, 940nm फिल्टर वाले मानक 38kHz इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल का उपयोग किया जाता है। यह डिजाइन आवश्यक रेंज प्राप्त करने के लिए LED के उच्च पल्स आउटपुट और संकीर्ण बीम का लाभ उठाता है, साथ ही लंबी बैटरी लाइफ के लिए कम औसत बिजली खपत बनाए रखता है।

12. कार्य सिद्धांत परिचय

इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे ऊर्जा मुक्त करते हैं। IR LED में, चयनित सेमीकंडक्टर सामग्री (IR333C GaAlAs का उपयोग करता है) के कारण यह ऊर्जा मुख्य रूप से विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के इन्फ्रारेड भाग (लगभग 940nm) में फोटॉन के रूप में मुक्त होती है। पारदर्शी एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन एक लेंस के रूप में कार्य करता है, जो उत्सर्जित प्रकाश को उसके विशिष्ट बीम पैटर्न में आकार देता है।

13. तकनीकी रुझान

इन्फ्रारेड एलईडी की प्रवृत्ति उच्च दक्षता (प्रति वाट विद्युत इनपुट पर अधिक विकिरण आउटपुट) और उच्च शक्ति घनत्व की ओर बढ़ रही है। इससे पोर्टेबल उपकरणों में बैटरी जीवन लंबा होता है और संचालन दूरी अधिक होती है। इसके अलावा, गैस विश्लेषण और स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप जैसे उन्नत संवेदन अनुप्रयोगों के लिए, बहु-तरंगदैर्ध्य और ट्यून करने योग्य इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत भी विकसित किए जा रहे हैं। एलईडी ड्राइवर सर्किट यहां तक कि सेंसर को कॉम्पैक्ट मॉड्यूल में एकीकृत करना एक और सामान्य प्रवृत्ति है, जो अंतिम उपयोगकर्ता के डिजाइन को सरल बनाती है। RoHS और हरित विनिर्माण मानकों के लिए पूरे उद्योग का धक्का अभी भी मजबूत है।