LTE-3271T IR एमिटर डेटाशीट - 940nm तरंगदैर्ध्य - उच्च धारा एवं निम्न अग्र वोल्टेज - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-3271T एक उच्च-शक्ति इन्फ्रारेड (IR) प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) है, जिसे मजबूत प्रकाशीय आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके मुख्य लाभ उच्च ड्राइव धाराओं को संभालने के लिए इसकी विशेष निर्माण संरचना में निहित हैं, जबकि यह अपेक्षाकृत निम्न अग्र वोल्टेज ड्रॉप बनाए रखता है, जो शक्ति-संवेदी डिज़ाइनों में उच्च दक्षता में योगदान देता है। यह एमिटर 940 नैनोमीटर की चरम तरंगदैर्ध्य पर कार्य करता है, जो इसे निकट-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में रखता है। यह प्रॉक्सिमिटी सेंसर, ऑप्टिकल स्विच और रिमोट कंट्रोल सिस्टम जैसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है, जहाँ दृश्य प्रकाश उत्सर्जन अवांछित है। डिवाइस को एक विस्तृत दृश्य कोण द्वारा चित्रित किया गया है, जो क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था या संवेदन के लिए उपयुक्त एक व्यापक और समान विकिरण पैटर्न सुनिश्चित करता है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

डिवाइस की अधिकतम निरंतर अग्र धारा (I_F) की रेटिंग 100 mA है। हालाँकि, यह पल्स्ड ऑपरेशन के तहत काफी अधिक चरम धाराओं को संभालने में सक्षम है, जिसकी रेटिंग 300 पल्स प्रति सेकंड की दर पर 10 माइक्रोसेकंड अवधि की पल्स के लिए 2 एम्पीयर है। यह डेटा ट्रांसमिशन या बर्स्ट-मोड संवेदन जैसे पल्स्ड अनुप्रयोगों के लिए इसकी उपयुक्तता को उजागर करता है। अधिकतम शक्ति अपव्यय 150 mW है। संचालन और भंडारण तापमान सीमा क्रमशः -40°C से +85°C और -55°C से +100°C तक निर्दिष्ट है, जो विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में मजबूत प्रदर्शन को दर्शाता है। डिवाइस 5 वोल्ट तक के रिवर्स वोल्टेज (V_R) को सहन कर सकता है।

2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ

मुख्य प्रदर्शन पैरामीटर 25°C के परिवेश तापमान (T_A) पर मापे जाते हैं। डिवाइस में इसके विकिरण आउटपुट के लिए एक बिनिंग प्रणाली है:

• बिन B:ऐपर्चर विकिरण आपतन (E_e) 0.64 - 1.20 mW/cm²; विकिरण तीव्रता (I_E) 4.81 - 9.02 mW/sr (I_F=20mA पर)।
• बिन C: E_e0.80 - 1.68 mW/cm²;I_E6.02 - 12.63 mW/sr।
• बिन D: E_e1.12 mW/cm² (न्यूनतम);I_E8.42 mW/sr (न्यूनतम)।

अग्र वोल्टेज (V_F) आमतौर पर 50mA पर 1.6V और 250mA पर 2.1V होता है, जो इसकी निम्न-वोल्टेज संचालन विशेषता की पुष्टि करता है। चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य 940 nm पर केंद्रित है, जिसकी विशिष्ट स्पेक्ट्रल आधी-चौड़ाई (Δλ) 50 nm है। दृश्य कोण (2θ_1/2) 50 डिग्री है, जो उस शंकु को परिभाषित करता है जिसके भीतर विकिरण तीव्रता इसके अधिकतम मान का कम से कम आधा होती है।

3. बिनिंग प्रणाली स्पष्टीकरण

यह उत्पाद विकिरण आउटपुट के आधार पर एक प्रदर्शन बिनिंग प्रणाली का उपयोग करता है। यह प्रणाली 20mA के एक मानक परीक्षण धारा पर मापी गई प्रकाशीय शक्ति (विकिरण तीव्रता और ऐपर्चर विकिरण आपतन) के अनुसार डिवाइसों को समूहित करती है। बिन B, C, और D प्रकाशीय आउटपुट के विभिन्न स्तरों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसमें बिन D उच्चतम न्यूनतम गारंटीकृत आउटपुट प्रदान करता है। यह डिज़ाइनरों को उन घटकों का चयन करने की अनुमति देता है जो उनके युग्मित डिटेक्टरों की संवेदनशीलता आवश्यकताओं या उनके अनुप्रयोग की प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकताओं से सटीक रूप से मेल खाते हैं, जिससे सुसंगत सिस्टम प्रदर्शन सुनिश्चित होता है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता ग्राफ प्रदान करती है। चित्र 1स्पेक्ट्रल वितरणदिखाता है, जो 940nm के आसपास उत्सर्जन की संकीर्ण बैंड को दर्शाता है। चित्र 2अग्र धारा बनाम परिवेश तापमानडीरेटिंग वक्र को दर्शाता है, जो दिखाता है कि अधिक गर्मी से बचने के लिए अधिकतम अनुमत निरंतर धारा परिवेश तापमान बढ़ने के साथ कैसे घटती है। चित्र 3 मानकधारा-वोल्टेज (I-V) वक्रहै, जो अग्र धारा और अग्र वोल्टेज के बीच संबंध दिखाता है। चित्र 4 दिखाता है कि कैसेसापेक्ष विकिरण तीव्रतापरिवेश तापमान बढ़ने के साथ घटती है। चित्र 5 दिखाता है कि कैसेसापेक्ष विकिरण तीव्रताअग्र धारा बढ़ने के साथ बढ़ती है, जो डिवाइस के आउटपुट स्केलेबिलिटी को प्रदर्शित करता है। चित्र 6विकिरण आरेखहै, जो 50-डिग्री दृश्य कोण का दृश्य रूप से प्रतिनिधित्व करने वाला एक ध्रुवीय प्लॉट है। चित्र 7चरम अग्र धारा बनाम पल्स अवधिका विवरण देता है, जो किसी दिए गए पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल के लिए अधिकतम अनुमत धारा दिखाकर सुरक्षित पल्स्ड ड्राइविंग सर्किट डिज़ाइन करने के लिए महत्वपूर्ण डेटा प्रदान करता है।

5. यांत्रिक एवं पैकेज सूचना

डिवाइस एक फ्लैंज के साथ एक मानक LED पैकेज में आता है। प्रमुख आयामी नोट्स में शामिल हैं: सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, जिनकी सामान्य सहनशीलता अन्यथा निर्दिष्ट न होने पर ±0.25mm है। फ्लैंज के नीचे रेजिन का अधिकतम प्रोट्रूज़न 1.5mm है। लीड स्पेसिंग उस बिंदु पर मापी जाती है जहाँ लीड्स पैकेज बॉडी से बाहर निकलती हैं। डेटाशीट से विशिष्ट आयामी चित्र सटीक लंबाई, चौड़ाई, ऊँचाई, लीड व्यास और स्थिति को परिभाषित करता है।

6. सोल्डरिंग एवं असेंबली दिशानिर्देश

पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स निर्दिष्ट करती हैं कि लीड्स को 260°C के तापमान पर 5 सेकंड की अवधि के लिए सोल्डर किया जा सकता है, जिसे पैकेज बॉडी से 1.6mm (0.063 इंच) की दूरी पर मापा जाता है। यह वेव या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। इस तापमान या समय से अधिक होने पर आंतरिक सेमीकंडक्टर डाई या पैकेज अखंडता को नुकसान पहुँच सकता है। हैंडलिंग और असेंबली के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।

7. अनुप्रयोग सिफारिशें

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

LTE-3271T विभिन्न इन्फ्रारेड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जिनमें शामिल हैं:उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिएइन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल यूनिट्स,उपकरणों या सुरक्षा प्रणालियों मेंप्रॉक्सिमिटी और प्रेजेंस सेंसर,औद्योगिक उपकरणों मेंऑप्टिकल स्विच और एनकोडर,ऑटोमेशन मेंवस्तु पहचान, औरIR-संवेदी कैमरा के साथ युग्मित होने परनाइट विजन प्रकाश व्यवस्था।

7.2 डिज़ाइन विचार

• धारा ड्राइविंग:स्थिर प्रकाशीय आउटपुट के लिए एक स्थिर धारा स्रोत की सिफारिश की जाती है, क्योंकि LED तीव्रता मुख्य रूप से धारा-निर्भर होती है। ड्राइवर सर्किट को निरंतर और पल्स्ड धारा सीमा दोनों का सम्मान करना चाहिए।
• थर्मल प्रबंधन:हालाँकि डिवाइस की संचालन सीमा विस्तृत है, लेकिन निम्न जंक्शन तापमान बनाए रखने से लंबा जीवनकाल और स्थिर आउटपुट सुनिश्चित होगा। उच्च ड्यूटी साइकिल या उच्च धारा अनुप्रयोगों के लिए हीट सिंकिंग पर विचार करें।
• प्रकाशीय डिज़ाइन:50-डिग्री दृश्य कोण को लेंस या हाउसिंग डिज़ाइन में शामिल किया जाना चाहिए। लंबी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए, बीम को समानांतर करने के लिए एक द्वितीयक लेंस की आवश्यकता हो सकती है।
• डिटेक्टर के साथ युग्मन:इष्टतम सिस्टम प्रदर्शन के लिए सुनिश्चित करें कि चयनित फोटोडिटेक्टर या सेंसर 940nm क्षेत्र में संवेदी है।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदन

मानक निम्न-धारा IR LEDs की तुलना में, LTE-3271T के मुख्य विभेदक इसकीउच्च धारा क्षमता(2A पल्स्ड तक) औरनिम्न अग्र वोल्टेजहैं। यह संयोजन इसे किसी दिए गए आपूर्ति वोल्टेज से उच्च प्रकाशीय शक्ति प्रदान करने की अनुमति देता है, जिससे दक्षता में सुधार होता है। विकिरण तीव्रता के लिए स्पष्ट बिनिंग गारंटीकृत प्रदर्शन स्तर प्रदान करती है, जो अनबिन्डेड पार्ट्स पर एक लाभ प्रदान करती है जहाँ आउटपुट काफी भिन्न हो सकता है। विस्तृत दृश्य कोण उन अनुप्रयोगों के लिए लाभकारी है जिन्हें संकीर्ण बीम के बजाय व्यापक कवरेज की आवश्यकता होती है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी पैरामीटर के आधार पर)

प्र: क्या मैं इस LED को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?

उ: नहीं। एक माइक्रोकंट्रोलर पिन आमतौर पर 100mA निरंतर सोर्स नहीं कर सकता। आपको एक ट्रांजिस्टर या समर्पित ड्राइवर सर्किट का उपयोग करना चाहिए। इसके अलावा, आपको एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर शामिल करना चाहिए, क्योंकि LED का निम्न अग्र वोल्टेज 5V से सीधे जुड़ने पर अत्यधिक धारा का कारण बनेगा।

प्र: विकिरण तीव्रता (mW/sr) और ऐपर्चर विकिरण आपतन (mW/cm²) में क्या अंतर है?

उ: विकिरण तीव्रता प्रति ठोस कोण (स्टेरेडियन) प्रकाशीय शक्ति को मापती है, जो बताती है कि प्रकाश कितना केंद्रित है। ऐपर्चर विकिरण आपतन एक विशिष्ट दूरी/स्थिति पर प्रति इकाई क्षेत्र शक्ति को मापती है, जो अक्सर सेंसर के लिए प्रासंगिक होती है। दोनों ज्यामिति और विकिरण पैटर्न के माध्यम से संबंधित हैं।

प्र: मैं बिन B, C, या D के बीच कैसे चयन करूँ?

उ: अपने रिसीवर सर्किट की संवेदनशीलता और आवश्यक संचालन दूरी के आधार पर चयन करें। बिन D अधिकतम रेंज या सिग्नल शक्ति के लिए उच्चतम गारंटीकृत आउटपुट प्रदान करता है। कम मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए, बिन B या C पर्याप्त और लागत-प्रभावी हो सकते हैं।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस

केस: एक लंबी दूरी के प्रॉक्सिमिटी सेंसर का डिज़ाइन।

2-मीटर रेंज की आवश्यकता वाले सेंसर के लिए, डिज़ाइनर अधिकतम आउटपुट के लिए बिन D में LTE-3271T का चयन करेगा। वे एक पल्स्ड ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन करेंगे जो बहुत छोटी पल्स (जैसे, 10μs) के लिए निम्न ड्यूटी साइकिल (जैसे, 1%) पर अधिकतम रेटेड 2A पर कार्य करता है, जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है। यह डिटेक्टर पर बेहतर सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात के लिए उच्च तात्कालिक प्रकाशीय शक्ति प्रदान करता है, बिना औसत शक्ति अपव्यय सीमा को पार किए। एमिटर के ऊपर एक लेंस लगाया जाएगा ताकि बीम को मूल 50 डिग्री से संकीर्ण करके शायद 10-15 डिग्री तक किया जा सके, जिससे ऊर्जा 2 मीटर पर लक्ष्य क्षेत्र पर केंद्रित हो जाए। युग्मित फोटोडिटेक्टर में 940nm पर केंद्रित एक संकीर्ण-बैंड फिल्टर होगा ताकि परिवेश प्रकाश को रोका जा सके।

11. संचालन सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब एक अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। 940nm की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य डायोड के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले सेमीकंडक्टर पदार्थों (आमतौर पर एल्युमिनियम गैलियम आर्सेनाइड, AlGaAs) की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित की जाती है। विस्तृत दृश्य कोण पैकेज डिज़ाइन और एपॉक्सी लेंस के सापेक्ष सेमीकंडक्टर चिप के प्लेसमेंट का परिणाम है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

IR एमिटर प्रौद्योगिकी में रुझान उच्च दक्षता (प्रति विद्युत इनपुट वाट अधिक प्रकाशीय आउटपुट शक्ति) की ओर जारी है, जो ऊष्मा उत्पादन और बिजली की खपत को कम करता है। IrDA या ऑप्टिकल वायरलेस नेटवर्क जैसे डेटा संचार अनुप्रयोगों के लिए उच्च-गति मॉड्यूलेशन क्षमताओं की ओर भी विकास हो रहा है। एकीकरण एक और रुझान है, जहाँ एमिटर को ड्राइवर, सेंसर, या लॉजिक के साथ मिलाकर एकल मॉड्यूल या ICs में बनाया जा रहा है ताकि सिस्टम डिज़ाइन को सरल बनाया जा सके। मूलभूत संचालन सिद्धांत सेमीकंडक्टर भौतिकी पर आधारित रहता है, लेकिन पदार्थों (नए III-V यौगिकों की तरह) और पैकेजिंग तकनीकों में प्रगति प्रदर्शन सुधार को चलाती है।