LTE-5228A IR Emitter Datasheet - High Current, Low Forward Voltage, 940nm Wavelength - English Technical Document

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-5228A एक उच्च-शक्ति वाला इन्फ्रारेड (IR) लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) है, जिसे मजबूत प्रकाशिक आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके मुख्य लाभ उच्च करंट ड्राइव क्षमता के लिए इसके इंजीनियरिंग से आते हैं, जबकि अपेक्षाकृत कम फॉरवर्ड वोल्टेज बनाए रखता है, जिससे यह पल्स्ड और निरंतर संचालन के लिए कुशल बनता है। डिवाइस को एक स्पष्ट, पारदर्शी आवास में पैक किया गया है, जो आईआर एमिटर के लिए विशिष्ट है ताकि उत्सर्जित गैर-दृश्यमान प्रकाश के अवशोषण को कम किया जा सके। प्राथमिक लक्षित बाजारों में औद्योगिक स्वचालन, सुरक्षा प्रणालियाँ (जैसे, निगरानी कैमरा प्रकाश), प्रकाशिक सेंसर और रिमोट कंट्रोल यूनिट शामिल हैं जहाँ विश्वसनीय, अदृश्य प्रकाश स्रोत महत्वपूर्ण हैं।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। LTE-5228A 150 mW तक की शक्ति का क्षय कर सकता है। इसकी पीक फॉरवर्ड करंट रेटिंग 2 एम्पीयर पर असाधारण रूप से अधिक है, लेकिन यह केवल विशिष्ट पल्स्ड स्थितियों (10 माइक्रोसेकंड पल्स चौड़ाई के साथ प्रति सेकंड 300 पल्स) के तहत अनुमेय है। निरंतर फॉरवर्ड करंट अधिक पारंपरिक 100 mA पर रेटेड है। डिवाइस 5V तक के रिवर्स वोल्टेज को सहन कर सकता है। कार्यशील और भंडारण तापमान सीमाएं क्रमशः -40°C से +85°C और -55°C से +100°C तक हैं, जो कठोर वातावरण के लिए उपयुक्तता दर्शाती हैं। लीड सोल्डरिंग तापमान पैकेज बॉडी से 1.6mm की दूरी पर 5 सेकंड के लिए 260°C निर्दिष्ट किया गया है, जो असेंबली प्रक्रियाओं के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

2.2 Electrical & Optical Characteristics

ये मापदंड 25°C परिवेश तापमान और 20mA के अग्र धारा (I) की एक मानक परीक्षण स्थिति पर मापे जाते हैं।_F) 20mA. मुख्य प्रकाशिक आउटपुट को दो तरीकों से परिभाषित किया गया है: एपर्चर रेडिएंट इन्सिडेंस (E_e mW/cm² में) और रेडिएंट इंटेंसिटी (I_E mW/sr में). दोनों मापदंड बिन किए गए हैं, जिसका अर्थ है कि निर्माण के बाद उपकरणों को प्रदर्शन समूहों (BIN A, B, C, D) में वर्गीकृत किया जाता है, जहाँ BIN D उच्चतम आउटपुट का प्रतिनिधित्व करता है। शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_पीक) आमतौर पर 940 nm होता है, जो इसे नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में स्थापित करता है। स्पेक्ट्रल लाइन आधी चौड़ाई (Δλ) 50 nm है, जो उत्सर्जित प्रकाश की स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को दर्शाती है। विद्युत रूप से, अग्र वोल्टेज (V_F) 20mA पर 1.2V से 1.6V के बीच होता है, जो इसके निम्न-वोल्टेज संचालन के दावे की पुष्टि करता है। रिवर्स करंट (I_R) 5V रिवर्स बायस पर अधिकतम 100 µA होता है। व्यूइंग एंगल (2θ_1/2) 40 डिग्री है, जो कोणीय प्रसार को परिभाषित करता है जहाँ विकिरण तीव्रता अपने शिखर मान की कम से कम आधी होती है।

3. Binning System Explanation

डेटाशीट स्पष्ट रूप से विकिरण आउटपुट के लिए एक प्रदर्शन बिनिंग सिस्टम का उपयोग करती है। उपकरणों का परीक्षण किया जाता है और उनके मापे गए एपर्चर रेडिएंट इन्सिडेंस और I_F = 20mA. BIN A निम्न आउटपुट रेंज को दर्शाता है, जबकि BIN D उच्चतम गारंटीकृत आउटपुट को दर्शाता है। यह प्रणाली निर्माताओं को सुसंगत प्रदर्शन स्तर प्रदान करने और डिजाइनरों को एक ऐसे बिन का चयन करने में सक्षम बनाती है जो उनकी एप्लिकेशन की संवेदनशीलता या रेंज आवश्यकताओं को सटीक रूप से पूरा करता है। इस विशिष्ट पार्ट नंबर के लिए वोल्टेज या वेवलेंथ बिनिंग का कोई संकेत नहीं है; फॉरवर्ड वोल्टेज और पीक वेवलेंथ को बिन कोड के बिना विशिष्ट/अधिकतम रेंज के रूप में दिया गया है।

4. Performance Curve Analysis

डेटाशीट विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को दर्शाने वाले कई ग्राफ प्रदान करती है।

4.1 Spectral Distribution (Fig.1)

यह वक्र तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण तीव्रता दर्शाता है। यह 940 nm पर शिखर और लगभग 50 nm की वर्णक्रमीय अर्ध-चौड़ाई की पुष्टि करता है। यह आकार एक AlGaAs-आधारित IR LED के लिए विशिष्ट है।

4.2 फॉरवर्ड करंट बनाम एम्बिएंट टेम्परेचर (Fig.2)

यह डीरेटिंग वक्र दर्शाता है कि कैसे अधिकतम अनुमेय निरंतर फॉरवर्ड करंट परिवेश तापमान बढ़ने के साथ घटता है। यह थर्मल प्रबंधन डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि जंक्शन तापमान सुरक्षित सीमा से अधिक न हो।

4.3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (Fig.3)

यह मानक I-V (करंट-वोल्टेज) विशेषता वक्र है। यह घातीय संबंध दर्शाता है, जहां करंट बढ़ने के साथ वोल्टेज बढ़ता है। यह वक्र डिजाइनरों को वांछित ऑपरेटिंग करंट के लिए आवश्यक ड्राइव वोल्टेज निर्धारित करने में सक्षम बनाता है।

4.4 Relative Radiant Intensity vs. Ambient Temperature (Fig.4) & vs. Forward Current (Fig.5)

चित्र 4 प्रकाश उत्पादन की तापमान निर्भरता को दर्शाता है, जो आमतौर पर तापमान बढ़ने पर दक्षता में कमी दिखाता है। चित्र 5 दर्शाता है कि कैसे ऑप्टिकल आउटपुट फॉरवर्ड करंट के साथ बढ़ता है, गैर-रैखिक संबंध को उजागर करता है, विशेष रूप से उच्च करंट पर जहां हीटिंग के कारण दक्षता गिर सकती है।

4.5 Radiation Diagram (Fig.6)

यह ध्रुवीय आरेख उत्सर्जित प्रकाश के स्थानिक वितरण का दृश्य प्रतिनिधित्व करता है, जो 40-डिग्री के दृश्य कोण की पुष्टि करता है। आरेख केंद्रीय अक्ष (0°) से विभिन्न कोणों पर सापेक्ष तीव्रता दर्शाता है।

5. Mechanical & Package Information

पैकेज एक फ्लैंज वाला मानक LED स्टाइल है। मुख्य आयामों में लीड स्पेसिंग शामिल है, जिसे उस स्थान पर मापा जाता है जहां लीड पैकेज बॉडी से निकलती हैं। एक नोट निर्दिष्ट करता है कि फ्लैंज के नीचे रेजिन का अधिकतम प्रोट्रूज़न 1.5mm है। पैकेज को "स्पष्ट पारदर्शी" बताया गया है, जो IR उत्सर्जन के लिए इष्टतम है। ध्रुवता आमतौर पर लंबी लीड को एनोड (+) होने और/या कैथोड (-) लीड के पास पैकेज रिम पर एक सपाट स्थान द्वारा दर्शाई जाती है, हालांकि यह विशिष्ट चिह्न प्रदान किए गए पाठ में विस्तृत नहीं है। आयामी चित्र (पाठ में संदर्भित लेकिन प्रदान नहीं किया गया) सटीक लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई दिखाएगा।

6. Soldering & Assembly Guidelines

प्रदान किया गया प्राथमिक दिशानिर्देश लीड सोल्डरिंग के लिए पूर्ण अधिकतम रेटिंग है: 260°C पर 5 सेकंड, पैकेज बॉडी से 1.6mm (0.063") की दूरी पर मापा गया। यह वेव सोल्डरिंग या हैंड-सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। इससे अधिक होने पर आंतरिक डाई अटैच या एपॉक्सी पैकेज को नुकसान पहुंच सकता है। रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए, 260°C से नीचे पीक तापमान और सोल्डर पेस्ट के अनुरूप लिक्विडस से ऊपर समय वाला प्रोफाइल उपयोग किया जाना चाहिए। आम तौर पर हैंडलिंग के दौरान लीड्स पर अत्यधिक यांत्रिक तनाव से बचने की सलाह दी जाती है। नमी अवशोषण को रोकने के लिए भंडारण की स्थिति एक शुष्क वातावरण में निर्दिष्ट सीमा -55°C से +100°C का पालन करनी चाहिए।

7. Application Suggestions

7.1 Typical Application Scenarios

• Infrared Illumination: For CCTV cameras in low-light or no-light conditions.
• ऑप्टिकल सेंसर: प्रॉक्सिमिटी सेंसर, वस्तु पहचान और लाइन-अनुसरण रोबोट में एक प्रकाश स्रोत के रूप में।
• रिमोट कंट्रोल: टेलीविज़न, एयर कंडीशनर आदि को कोडित संकेत प्रसारित करने के लिए।
• औद्योगिक डेटा लिंक: विद्युत रूप से शोर वाले वातावरण में लघु-सीमा, मुक्त-स्थान प्रकाशीय संचार।
• बायोमेट्रिक सेंसर: हृदय गति निगरानी या फिंगरप्रिंट पहचान प्रणालियों के हिस्से के रूप में।

7.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• करंट लिमिटिंग: हमेशा अधिकतम निरंतर धारा को पार करने से रोकने के लिए एक श्रृंखला प्रतिरोधक या स्थिर धारा ड्राइवर का उपयोग करें, विशेष रूप से कम V_F जो वोल्टेज स्रोत से अत्यधिक धारा खींचना आसान बनाता है।
• Heat Sinking: अधिकतम धारा के निकट निरंतर संचालन के लिए, तापीय पथ पर विचार करें। फ्लैंज का उपयोग तापीय वाया या हीटसिंक वाले PCB पर माउंट करने के लिए किया जा सकता है।
• स्पंदित संचालन: बहुत उच्च शिखर आउटपुट (लंबी रेंज के लिए) प्राप्त करने के लिए, स्पंदित मोड विनिर्देश (2A शिखर) का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि ड्राइवर सर्किट आवश्यक छोटे, उच्च-धारा स्पंद प्रदान कर सकता है।
• प्रकाशीय डिज़ाइन: एप्लिकेशन आवश्यकता के अनुसार 40-डिग्री बीम को समानांतर या आकार देने के लिए उपयुक्त लेंस या रिफ्लेक्टर के साथ जोड़ा जाता है। क्लियर पैकेज सेकेंडरी ऑप्टिक्स के साथ संगत है।
• ESD सुरक्षा: हालांकि स्पष्ट रूप से उल्लेखित नहीं है, IR LED इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं। हैंडलिंग और सर्किट डिज़ाइन के दौरान मानक ESD सावधानियों को लागू करने की सिफारिश की जाती है।

8. Technical Comparison & Differentiation

Compared to standard low-power IR LEDs, the LTE-5228A's key differentiators are its high current capability (100mA सतत, 2A स्पंदित) और अपेक्षाकृत कम अग्र वोल्टेज. यह संयोजन अत्यधिक वोल्टेज ड्रॉप से आनुपातिक रूप से अधिक बिजली क्षय के बिना उच्च विकिरण आउटपुट की अनुमति देता है। 40-डिग्री का व्यापक दृश्य कोण कुछ केंद्रित IR एमिटर की तुलना में अधिक चौड़ा है, जो लंबी दूरी की स्पॉटिंग के बजाय क्षेत्र कवरेज के लिए अधिक समान प्रकाश व्यवस्था प्रदान करता है। स्पष्ट पैकेज दृश्यमान एलईडी के लिए उपयोग किए जाने वाले रंगीन पैकेज की तुलना में 940nm प्रकाश के लिए उच्च संचरण दक्षता प्रदान करता है।

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

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे 3.3V या 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। कम फॉरवर्ड वोल्टेज (20mA पर अधिकतम 1.6V) का मतलब है कि सीधा कनेक्शन LED को नष्ट कर सकता है और अत्यधिक करंट के कारण माइक्रोकंट्रोलर पिन को भी नुकसान पहुंचा सकता है। एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर या ड्राइवर सर्किट अनिवार्य है।

प्रश्न: Aperture Radiant Incidence और Radiant Intensity में क्या अंतर है?
A: एपर्चर रेडिएंट इन्सिडेंस (E_e) LED के निकट और लंबवत रखी गई सतह पर आने वाली पावर डेंसिटी (mW/cm²) है। रेडिएंट इंटेंसिटी (I_E) प्रति सॉलिड एंगल उत्सर्जित शक्ति (mW/sr) है, जो स्रोत की अंतर्निहित दिशात्मकता का वर्णन करती है। I_E दूरी पर प्रकाश की गणना के लिए अधिक उपयोगी है।

Q: सही BIN का चयन कैसे करें?
A> Choose based on your system's sensitivity. If your receiver needs a minimum signal level, select a bin that guarantees that level at your operating current and distance. Higher bins (C, D) provide more output margin.

Q: क्या हीटसिंक की आवश्यकता है?
A: यह ऑपरेटिंग करंट और परिवेश के तापमान पर निर्भर करता है। अधिकतम निरंतर करंट (100mA) और उच्च परिवेश तापमान पर, पावर डिसिपेशन (P = V_F * I_F) लगभग 160mW तक पहुंच जाता है, जो 150mW के पूर्ण अधिकतम पावर डिसिपेशन से अधिक है। इसलिए, पूर्ण-शक्ति निरंतर संचालन के लिए, PCB कॉपर एरिया या हीटसिंक के माध्यम से थर्मल प्रबंधन आवश्यक है। पल्स्ड ऑपरेशन या कम करंट के लिए, इसकी आवश्यकता नहीं हो सकती है।

10. व्यावहारिक उपयोग का उदाहरण

एक लंबी दूरी के निष्क्रिय अवरक्त गति सेंसर सक्रियकर्ता का डिजाइन: एक PIR गति सेंसर की सीमा अक्सर सीमित होती है। रात में इसकी सीमा बढ़ाने के लिए, एक IR इल्युमिनेटर का उपयोग किया जा सकता है। इस अनुप्रयोग के लिए, LTE-5228A को पल्स्ड मोड में संचालित किया जाएगा। औसत शक्ति को कम रखने के लिए कम ड्यूटी साइकल (जैसे, 1%) पर 1A पल्स (2A अधिकतम के भीतर) देने के लिए एक सर्किट डिजाइन किया जाएगा। यह उच्च शिखर धारा बहुत उच्च तात्कालिक प्रकाशिक आउटपुट उत्पन्न करेगी, जो 20-30 मीटर की दूरी पर एक दृश्य को प्रभावी ढंग से प्रकाशित करेगी। 40-डिग्री का चौड़ा कोण सेंसर के सामने एक विस्तृत क्षेत्र को कवर करेगा। स्पष्ट पैकेज सुनिश्चित करता है कि अधिकतम ऊर्जा बाहर की ओर प्रक्षेपित हो। डिजाइनर अधिकतम सीमा के लिए BIN D एलईडी का चयन करेगा और यह सुनिश्चित करने के लिए डीरेटिंग कर्व्स का उपयोग करेगा कि आउटडोर एन्क्लोजर में डिवाइस का तापमान स्थिर रहे।

11. संचालन सिद्धांत

LTE-5228A एक अर्धचालक p-n जंक्शन डायोड है। जब इसके बैंडगैप ऊर्जा से अधिक का एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं, जिससे फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। विशिष्ट पदार्थ संरचना (आमतौर पर एल्युमिनियम गैलियम आर्सेनाइड - AlGaAs) बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो 940 nm की अवरक्त तरंगदैर्ध्य से संबंधित होती है। स्पष्ट एपॉक्सी पैकेज अर्धचालक चिप को एनकैप्सुलेट करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, और आउटपुट बीम को आकार देने के लिए लेंस के रूप में कार्य करता है। विकिरण आउटपुट वाहक पुनर्संयोजन की दर के सीधे आनुपातिक होता है, जो फॉरवर्ड करंट द्वारा नियंत्रित होता है।

12. Technology Trends

अवरक्त एमिटर प्रौद्योगिकी दृश्यमान LED प्रौद्योगिकी के साथ-साथ विकसित होती रहती है। रुझानों में शामिल हैं:
बढ़ी हुई दक्षता: नई अर्धचालक सामग्री और संरचनाओं (जैसे, मल्टी-क्वांटम वेल्स) का विकास ताकि विद्युत इनपुट शक्ति की प्रति इकाई अधिक फोटॉन निकाले जा सकें, जिससे ऊष्मा उत्पादन कम हो।
उच्च शक्ति घनत्व: उच्च ड्राइव धाराओं को संभालने और अधिक प्रभावी ढंग से ऊष्मा का अपव्यय करने के लिए पैकेजिंग में सुधार, जिससे समान या अधिक आउटपुट वाले छोटे उपकरण संभव होते हैं।
एकीकृत समाधान: सेंसर अनुप्रयोगों में सरलीकृत डिजाइन के लिए एक ही मॉड्यूल में IR एमिटर को ड्राइवर IC, फोटोडायोड, या यहाँ तक कि एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ संयोजित करना।
तरंगदैर्ध्य विविधीकरण: जबकि 940nm आम है (अदृश्य, सिलिकॉन डिटेक्टरों के लिए अच्छा), 850nm (थोड़ा दिखने वाला लाल प्रकाश) या 1050nm जैसी अन्य तरंगदैर्ध्य विशिष्ट अनुप्रयोगों जैसे आई-ट्रैकिंग या लंबे वायुमंडलीय संचरण के लिए उपयोग की जाती हैं।
LTE-5228A इस परिदृश्य में एक परिपक्व, उच्च-विश्वसनीयता वाला घटक का प्रतिनिधित्व करता है, जो दक्षता के चरम किनारे के बजाय मांगल परिस्थितियों में मजबूत प्रदर्शन के लिए अनुकूलित है।