SMD इन्फ्रारेड LED 0.8mm अल्ट्रा-थिन फ्लैट-टॉप पैकेज - 1.6V - 875nm - 110mW - हिंदी तकनीकी विशिष्टता दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक माइक्रो सरफेस माउंट इन्फ्रारेड (आईआर) एमिटर डायोड की संपूर्ण तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है। यह उपकरण उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर के साथ मिलान के लिए एक कॉम्पैक्ट, विश्वसनीय इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत की आवश्यकता होती है।

1.1 मुख्य विशेषताएं और उत्पाद स्थिति

यह एलईडी अपनी 0.8 मिमी की अल्ट्रा-थिन ऊंचाई के लिए उल्लेखनीय है, जो सीमित स्थान वाले पीसीबी डिजाइन के लिए उपयुक्त है। इसके सपाट शीर्ष वाले लेंस, जो पारदर्शी प्लास्टिक से ढाले गए हैं, एक विशिष्ट विकिरण पैटर्न प्रदान करते हैं। डिवाइस GaAlAs (गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड) चिप सामग्री से निर्मित है और विशेष रूप से इन्फ्रारेड उत्सर्जन के लिए अनुकूलित है। एक प्रमुख डिजाइन लाभ यह है कि इसका स्पेक्ट्रल आउटपुट सामान्य सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर की संवेदनशीलता वक्र से उच्च स्तर पर मेल खाता है, जिससे सेंसर सिस्टम में पहचान दक्षता अधिकतम हो जाती है।

1.2 अनुपालन एवं पर्यावरणीय विशिष्टताएँ

यह घटक प्रमुख पर्यावरणीय और सुरक्षा निर्देशों का अनुपालन करता है। इसे लीड-मुक्त उत्पाद के रूप में निर्मित किया गया है। यह हैलोजन-मुक्त आवश्यकताओं का भी अनुपालन करता है, जिसमें ब्रोमीन (Br) और क्लोरीन (Cl) सामग्री प्रत्येक 900 पीपीएम से कम और कुल मिलाकर 1500 पीपीएम से कम सीमित है। यह उत्पाद RoHS (हानिकारक पदार्थ प्रतिबंध) निर्देश के मापदंडों के अनुरूप डिजाइन किया गया है।

2. तकनीकी मापदंड विश्लेषण

यह खंड इन्फ्रारेड LED की पूर्ण सीमाओं और मानक संचालन विशेषताओं का विस्तृत विवरण देता है। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी पैरामीटर परिवेश तापमान (Ta) 25°C पर निर्दिष्ट हैं।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। इन सीमाओं पर या उससे अधिक पर संचालन की गारंटी नहीं है।

• निरंतर अग्र धारा (I_F):65 mA
• Reverse Voltage (V_R):5 V
• Operating Temperature (T_opr):-25°C से +85°C
• भंडारण तापमान (T_stg):-40°C से +85°C
• वेल्डिंग तापमान (T_sol):260°C, अवधि 5 सेकंड से अधिक नहीं।
• बिजली की खपत (P_d):110 mW (25°C या उससे कम मुक्त वायु तापमान पर)।

2.2 प्रकाशविद्युत विशेषताएँ

ये पैरामीटर मानक परीक्षण स्थितियों (I_F= 20mA, Ta=25°C) के तहत डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।

• विकिरण तीव्रता (I_e):0.2 mW/sr (न्यूनतम), 0.5 mW/sr (विशिष्ट)। यह पैरामीटर प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को मापता है।
• शिखर तरंगदैर्ध्य (λ_p):875 nm (typical value). यह प्रकाश उत्पादन की सबसे मजबूत तरंगदैर्ध्य है।
• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):80 nm (typical value). यह उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य की सीमा को दर्शाता है, जिसे आमतौर पर शिखर तीव्रता के आधे पर (FWHM) मापा जाता है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):1.3 V (typical), 1.6 V (maximum). Voltage drop across the LED when a current of 20mA is passed.
• Reverse current (I_R):10 µA (maximum). Leakage current when a reverse bias of 5V is applied.
• Viewing angle (2θ_1/2):145° (टिपिकल)। वह पूर्ण कोण जिस पर विकिरण तीव्रता शिखर तीव्रता (0° पर) की आधी हो जाती है। फ्लैट-टॉप लेंस इस विस्तृत देखने के कोण को प्राप्त करने में सहायता करता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में कई ग्राफ़ शामिल हैं जो विभिन्न स्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को दर्शाते हैं। वास्तविक अनुप्रयोगों में प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने के लिए डिज़ाइन इंजीनियर के लिए ये वक्र महत्वपूर्ण हैं।

3.1 फॉरवर्ड करंट और परिवेश तापमान के बीच संबंध

यह कर्व अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड करंट के एंवायरनमेंटल टेम्परेचर बढ़ने के साथ डेरेट होने की स्थिति दर्शाता है। थर्मल क्षति को रोकने के लिए, 25°C से अधिक तापमान पर काम करते समय फॉरवर्ड करंट को कम करना आवश्यक है। 110mW की पावर डिसिपेशन रेटिंग इस डेरेटिंग गणना में एक महत्वपूर्ण कारक है।

3.2 स्पेक्ट्रम वितरण

यह ग्राफ तरंगदैर्ध्य स्पेक्ट्रम परास में सापेक्षिक प्रकाश शक्ति आउटपुट को दर्शाता है। यह लगभग 875nm के शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य और लगभग 80nm के स्पेक्ट्रम बैंडविड्थ की पुष्टि करता है, तथा सिलिकॉन डिटेक्टर संवेदनशीलता (शिखर लगभग 800-900nm के पास) के साथ मेल को उजागर करता है।

3.3 सापेक्ष प्रकाश तीव्रता और अग्र धारा संबंध

यह ग्राफ ड्राइव करंट और प्रकाश आउटपुट के बीच संबंध को दर्शाता है। यह आमतौर पर एक उप-रेखीय प्रवृत्ति प्रदर्शित करता है, अर्थात् करंट बढ़ने पर विकिरण तीव्रता में वृद्धि की दर कम हो जाती है, खासकर जब तापीय प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाते हैं। यह वांछित आउटपुट, दक्षता और डिवाइस के जीवनकाल के आधार पर ड्राइव करंट निर्धारित करने में सहायक होता है।

3.4 Forward Current vs. Forward Voltage Relationship

IV (करंट-वोल्टेज) कर्व सर्किट डिज़ाइन की नींव है। यह एक घातांकीय संबंध दर्शाता है, जो डिज़ाइनर को यह गणना करने में सक्षम बनाता है कि दिए गए सप्लाई वोल्टेज पर लक्षित ड्राइव करंट (जैसे 20mA) प्राप्त करने के लिए कितने सीरीज़ रेज़िस्टर की आवश्यकता होगी। 1.3V का टाइपिकल V_Fमान इन गणनाओं के लिए महत्वपूर्ण है।

3.5 Relative Radiant Intensity vs. Angular Displacement Relationship

यह पोलर प्लॉट विकिरण पैटर्न या व्यूइंग एंगल को स्पष्ट रूप से दर्शाता है। 145° का व्यूइंग एंगल यहाँ पुष्टि की गई है, जो दिखाता है कि केंद्रीय अक्ष (0°) से कोण बढ़ने पर तीव्रता कैसे कम होती है। सेंसर एप्लिकेशन में LED को डिटेक्टर के साथ संरेखित करने के लिए यह महत्वपूर्ण है।

4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

4.1 पैकेज आयाम

यह उपकरण एक अत्यंत कॉम्पैक्ट सरफेस माउंट पैकेज में संलग्न है। महत्वपूर्ण आयामों में लगभग 1.6mm x 1.2mm का बॉडी आकार और 0.8mm की कुल ऊंचाई शामिल है। एनोड और कैथोड पैड पैकेज के तल पर स्थित हैं। विस्तृत यांत्रिक ड्राइंग, जो डेटाशीट में उपलब्ध है, सभी महत्वपूर्ण आयाम प्रदान करती है, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, मानक सहिष्णुता ±0.1mm है। पीसीबी डिजाइन के लिए एक अनुशंसित पैड पैटर्न (फुटप्रिंट) संदर्भ के रूप में प्रदान किया गया है, लेकिन डिजाइनरों को अपनी विशिष्ट असेंबली प्रक्रिया और विश्वसनीयता आवश्यकताओं के आधार पर इसे संशोधित करने की सलाह दी जाती है।

4.2 ध्रुवीयता पहचान

पैकेज में एक पोलैरिटी इंडिकेटर शामिल होता है, आमतौर पर एक छोर पर एक नॉच या मार्किंग, जो एनोड और कैथोड के बीच अंतर करने के लिए होता है। सर्किट के कामकाज के लिए सही ओरिएंटेशन महत्वपूर्ण है।

4.3 असेंबली पैकेजिंग

घटक स्वचालित सतह माउंट असेंबली उपकरणों के साथ संगतता के लिए टेप और रील रूप में आपूर्ति किए जाते हैं। टेप की चौड़ाई 8mm है, जो एक मानक 7 इंच व्यास वाली रील पर लपेटी जाती है। प्रत्येक रील में 3000 घटक होते हैं। फीडर सिस्टम के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए कैरियर टेप आयाम प्रदान किए गए हैं।

5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड

डिवाइस की विश्वसनीयता और प्रदर्शन बनाए रखने के लिए सही संचालन महत्वपूर्ण है।

5.1 भंडारण और आर्द्रता संवेदनशीलता

LED पैकेज को डेसिकेंट के साथ नमी-रोधी बैग में रखा जाता है। घटकों के उपयोग के लिए तैयार होने से पहले बैग नहीं खोलना चाहिए। खोलने से पहले, इसे 10-30°C, ≤90% सापेक्ष आर्द्रता पर संग्रहीत किया जाना चाहिए। खोलने के बाद, 10-30°C, ≤60% सापेक्ष आर्द्रता पर संग्रहीत करने पर, "फ्लोर लाइफ" 168 घंटे (7 दिन) है। अनुपयोगी भागों को डेसिकेंट के साथ बैग में वापस रखा जाना चाहिए। यदि फ्लोर लाइफ या शेल्फ लाइफ से अधिक हो जाता है, तो उपयोग से पहले 60°C ±5°C पर 96 घंटे तक बेकिंग की आवश्यकता होती है, ताकि अवशोषित नमी को हटाया जा सके और रीफ्लो प्रक्रिया के दौरान "पॉपकॉर्न" प्रभाव को रोका जा सके।

5.2 रिफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल

अनुशंसित लीड-मुक्त रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफाइल प्रदान की गई है। महत्वपूर्ण पैरामीटर में प्रीहीट चरण, निर्दिष्ट ताप वृद्धि दर, 260°C से अधिक न होने वाला चरम तापमान और सोल्डर पेस्ट के लिए उपयुक्त लिक्विडस तापमान से ऊपर का समय (TAL) शामिल है। एक ही डिवाइस पर दो से अधिक बार रीफ्लो सोल्डरिंग नहीं की जानी चाहिए। हीटिंग के दौरान LED बॉडी पर तनाव और सोल्डरिंग के बाद PCB के वार्पिंग से बचना चाहिए।

5.3 मैन्युअल सोल्डरिंग एवं रिपेयर

यदि हैंड सोल्डरिंग अनिवार्य है, तो अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए। सोल्डरिंग आयरन टिप का तापमान 350°C से कम होना चाहिए और प्रत्येक पिन पर लगाने का समय 3 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। कम पावर वाले सोल्डरिंग आयरन (≤25W) के उपयोग की सलाह दी जाती है। दो पिनों के बीच कम से कम 2 सेकंड का शीतलन अंतराल होना चाहिए। LED सोल्डरिंग के बाद रीवर्क की दृढ़ता से अनुशंसा नहीं की जाती है। यदि यह अपरिहार्य है, तो यांत्रिक तनाव से बचने के लिए घटक को हटाते समय दोनों पिनों को एक साथ गर्म करने के लिए एक समर्पित ड्यूल-टिप सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करना चाहिए। रीवर्क के डिवाइस विशेषताओं पर प्रभाव को पूर्व-सत्यापित करना चाहिए।

6. अनुप्रयोग विवरण एवं डिज़ाइन विचार

6.1 प्रमुख अनुप्रयोग परिदृश्य

• PCB-माउंटेड इन्फ्रारेड सेंसर:प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग, वस्तु का पता लगाना, लाइन अनुसरण।
• इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल यूनिट:उन डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त जिन्हें रेंज बढ़ाने के लिए उच्च आउटपुट पावर की आवश्यकता होती है।
• स्कैनर:बारकोड रीडर, दस्तावेज़ स्कैनर।
• यूनिवर्सल इन्फ्रारेड सिस्टम:कोई भी अनुप्रयोग जिसे सिलिकॉन डिटेक्टर के साथ युग्मित करने के लिए एक कॉम्पैक्ट, कुशल अवरक्त प्रकाश स्रोत की आवश्यकता हो।

6.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार

• करंट लिमिटेशन:बाहरी सीरीज़ रेसिस्टर का उपयोग करना आवश्यक है। LED की एक्सपोनेंशियल IV करैक्टरिस्टिक का मतलब है कि वोल्टेज में मामूली वृद्धि से करंट में बड़ी, विनाशकारी वृद्धि हो सकती है। रेसिस्टेंस वैल्यू की गणना फॉर्मूला R = (V_{पावर सप्लाई}- V_F) / I_F.
• थर्मल प्रबंधन:110mW की बिजली खपत सीमा का पालन करना आवश्यक है। PCB कॉपर फ़ॉइल क्षेत्र (थर्मल पैड) को हीट डिसिपेशन के लिए ध्यान में रखें, खासकर जब उच्च करंट या उच्च परिवेश तापमान पर ड्राइव किया जा रहा हो।
• ऑप्टिकल अलाइनमेंट:145° के व्यापक व्यूइंग एंगल ने अलाइनमेंट को सरल बनाया है, लेकिन विशिष्ट बिंदुओं पर प्रकाश की तीव्रता कम कर दी है। फोकस्ड बीम के लिए, बाहरी ऑप्टिकल घटकों की आवश्यकता हो सकती है।
• इलेक्ट्रिकल प्रोटेक्शन:कम रिवर्स वोल्टेज रेटिंग (5V) का मतलब है कि रिवर्स बायस स्थितियों से बचने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए, जो इंडक्टिव लोड या गलत PCB लेआउट के कारण हो सकती हैं।

6.3 तुलना एवं चयन कारक

इन्फ्रारेड LED का चयन करते समय, प्रमुख अंतरकारकों में शामिल हैं:
पैकेज आकार/ऊंचाई:इस उपकरण की 0.8 मिमी मोटाई इसके अल्ट्रा-थिन डिज़ाइन का मुख्य लाभ है।
देखने का कोण:फ्लैट-टॉप, वाइड-एंगल लेंस व्यापक कवरेज के लिए आदर्श हैं, जबकि डोम लेंस अधिक केंद्रित बीम प्रदान करते हैं।
तरंगदैर्ध्य:875nm का शिखर सिलिकॉन से मेल खाने वाली मानक तरंगदैर्ध्य है। अन्य तरंगदैर्ध्य (जैसे 940nm) की दृश्यता कम होती है, लेकिन डिटेक्टर की प्रतिक्रिया थोड़ी कम हो सकती है।
विकिरण तीव्रता:0.5mW/sr का विशिष्ट आउटपुट कई मध्यम दूरी के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। उच्च आउटपुट वाले उपकरण उपलब्ध हैं, लेकिन उनमें आकार या दृश्य कोण के मामले में समझौता हो सकता है।

7. लेबल एवं आर्डर जानकारी

रील लेबल में ट्रेसबिलिटी और उत्पादन नियंत्रण के लिए आवश्यक जानकारी शामिल होती है। फ़ील्ड्स में आमतौर पर शामिल हैं: ग्राहक पार्ट नंबर (CPN), निर्माता पार्ट नंबर (P/N), बैच नंबर (LOT No), मात्रा (QTY), पीक वेवलेंथ (H.E.), परफॉर्मेंस ग्रेड (CAT), संदर्भ कोड (REF), नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL-X) और मूल देश (Made In)। इस उपकरण का विशिष्ट पार्ट नंबर SIR19-21C/TR8 है, जहाँ "TR8" 8mm रील टेप पैकेजिंग को दर्शाता है।

8. तकनीकी सिद्धांत और उद्योग रुझान

8.1 कार्य सिद्धांत

इन्फ्रारेड LED एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र (GaAlAs चिप) के भीतर पुनर्संयोजित होते हैं, जिससे फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। GaAlAs सामग्री की विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, जिससे लगभग 875nm की इन्फ्रारेड प्रकाश उत्पन्न होती है। पारदर्शी एपॉक्सी राल लेंस चिप की सुरक्षा करता है और उत्सर्जित प्रकाश पैटर्न को आकार देता है।

8.2 उद्योग रुझान

SMD ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग की प्रवृत्तियाँ लगातार लघुकरण, उच्च दक्षता और उच्च एकीकरण की दिशा में विकसित हो रही हैं। पतले उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादों को सक्षम करने के लिए बाजार में छोटे पैकेज आकार और कम ऊंचाई की मांग बढ़ रही है। चिप डिजाइन और पैकेजिंग सामग्री में प्रगति का उद्देश्य छोटे उपकरणों से उच्च विकिरण तीव्रता प्रदान करना है, जबकि विश्वसनीयता बनाए रखना या सुधारना है। ड्राइवरों और सेंसर के साथ मल्टी-चिप मॉड्यूल (MCM) या सिस्टम-इन-पैकेज (SiP) समाधानों में एकीकरण भी एक बढ़ता हुआ क्षेत्र है, जो डिजाइन को सरल बना सकता है और बोर्ड स्थान बचा सकता है।