HIR-S06-P120/L649-P03/TR इन्फ्रारेड एलईडी डेटाशीट - 850nm - 3.45V - 1A - 890mW - एसएमडी पैकेज

1. उत्पाद अवलोकन

HIR-S06-P120/L649-P03/TR एक उच्च-शक्ति वाला इन्फ्रारेड (IR) लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) है जो मजबूत, कुशल इन्फ्रारेड प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक सतह-माउंट डिवाइस (SMD) है जो एक कॉम्पैक्ट, फ्लैट-टॉप पैकेज में वाटर-क्लियर एपॉक्सी लेंस के साथ रखा गया है। इस घटक का प्राथमिक कार्य 850 नैनोमीटर (nm) की शिखर तरंगदैर्ध्य पर इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करना है, जो फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर जैसे सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर्स की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के लिए आदर्श रूप से मेल खाता है। इसके मुख्य लाभों में छोटे फॉर्म फैक्टर से उच्च विकिरण आउटपुट, पर्यावरणीय नियमों (RoHS, REACH, हैलोजन-मुक्त) का अनुपालन और स्वचालित असेंबली प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्तता शामिल है।

1.1 प्रमुख विशेषताएं और अनुप्रयोग

The device is characterized by its high efficiency and small package size. Key features include a peak wavelength (λp) of 850 nm, suitability for surface-mount technology (SMT) soldering, and compliance with Pb-free, EU REACH, and halogen-free standards (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). It also offers an electrostatic discharge (ESD) withstand voltage of 2kV. The primary target markets and applications are systems requiring invisible illumination for imaging or sensing. The most common application is as an infrared light source for CCD cameras, where it provides the necessary illumination for night-vision or low-light imaging. It is also suitable for various other infrared-applied systems, such as security systems, machine vision, proximity sensors, and optical switches.

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

यह खंड डेटाशीट में परिभाषित उपकरण की विद्युत, प्रकाशीय और तापीय विशेषताओं का एक विस्तृत, वस्तुनिष्ठ विश्लेषण प्रदान करता है।

2.1 Absolute Maximum Ratings

परम अधिकतम रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। संचालन के दौरान इन रेटिंग्स को कभी भी पार नहीं किया जाना चाहिए। HIR-S06-P120/L649-P03/TR के लिए, प्रमुख सीमाएं हैं:

• निरंतर अग्र धारा (IF): 1000 mA. यह अधिकतम DC धारा है जो LED के माध्यम से लगातार प्रवाहित की जा सकती है।
• रिवर्स वोल्टेज (VR): 5 V. इस मान से अधिक रिवर्स वोल्टेज लगाने पर जंक्शन ब्रेकडाउन हो सकता है।
• ऑपरेटिंग तापमान (Topr): -40°C से +100°C. वह परिवेश तापमान सीमा जिसमें डिवाइस को कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
• भंडारण तापमान (Tstg): -40°C से +100°C. गैर-परिचालन भंडारण के लिए तापमान सीमा।
• जंक्शन तापमान (Tj): 115°C. अर्धचालक जंक्शन पर स्वयं अधिकतम अनुमेय तापमान।
• शक्ति अपव्यय (Pd): IF=700mA पर 3 W. यह एक विशिष्ट परीक्षण स्थिति के तहत पैकेज द्वारा ऊष्मा के रूप में अपव्यय की जा सकने वाली अधिकतम शक्ति को दर्शाता है। डेटाशीट स्पष्ट रूप से थर्मल लोड का प्रभावी प्रबंधन करने और जंक्शन तापमान सीमा से अधिक होने से रोकने के लिए इस डिवाइस में हीट सिंक जोड़ने की सिफारिश करती है।

2.2 Electro-Optical Characteristics

ये पैरामीटर, 25°C के मानक परिवेश तापमान पर मापे गए, सामान्य संचालन स्थितियों के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं। मान आमतौर पर न्यूनतम, विशिष्ट और अधिकतम के रूप में प्रस्तुत किए जाते हैं।

• कुल विकिरित शक्ति (Po): यह LED द्वारा सभी दिशाओं में उत्सर्जित कुल प्रकाशीय शक्ति है, जिसे मिलीवाट (mW) में मापा जाता है। विशिष्ट मान ड्राइव करंट के साथ बढ़ता है: 350 mA पर 340 mW, 700 mA पर 650 mW, और 1 A पर 890 mW। यह डिवाइस की उच्च-शक्ति क्षमता को प्रदर्शित करता है।
• विकिरण तीव्रता (Ie): mW/sr (मिलीवाट प्रति स्टेरेडियन) में मापा गया, यह प्रति इकाई ठोस कोण उत्सर्जित प्रकाश शक्ति है। यह एक विशिष्ट दिशा में एलईडी की चमक का माप है। विशिष्ट मान हैं 115 mW/sr (350 mA), 220 mW/sr (700 mA), और 290 mW/sr (1 A)।
• शिखर तरंगदैर्ध्य (λp): 850 nm (विशिष्ट)। यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर प्रकाशिक आउटपुट शक्ति अधिकतम होती है। 850nm IR प्रकाश के लिए एक सामान्य तरंगदैर्ध्य है क्योंकि यह मानव आँख के लिए अदृश्य है लेकिन सिलिकॉन सेंसर और कई कैमरा सेंसर द्वारा अच्छी तरह पहचानी जाती है।
• वर्णक्रमीय बैंडविड्थ (Δλ): 25 nm (विशिष्ट)। यह उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य की सीमा को परिभाषित करता है, आमतौर पर अधिकतम शक्ति के आधे पर मापा जाता है (फुल विड्थ ऐट हाफ मैक्सिमम - FWHM)। 25nm बैंडविड्थ 850nm के आसपास केंद्रित एक अपेक्षाकृत संकीर्ण वर्णक्रमीय आउटपुट को दर्शाती है।
• अग्र वोल्टेज (VF): एलईडी के पार वोल्टेज ड्रॉप जब धारा प्रवाहित हो रही होती है। यह धारा के साथ बढ़ता है: 3.10 V (350 mA), 3.25 V (700 mA), 3.45 V (1 A)। यह ड्राइवर सर्किट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
• विपरीत धारा (IR): VR=5V पर अधिकतम 10 μA। यह वह छोटी रिसाव धारा है जो तब प्रवाहित होती है जब डिवाइस अपनी अधिकतम रेटिंग के भीतर रिवर्स-बायस्ड होता है।
• दृश्य कोण (2θ1/2): 120 डिग्री (सामान्य)। यह वह पूर्ण कोण है जहां विकिरण तीव्रता अपने अधिकतम मान (अक्षीय) से आधी हो जाती है। 120-डिग्री का कोण एक बहुत चौड़ी बीम पैटर्न को दर्शाता है, जो विस्तृत-क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयुक्त है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में विशिष्ट प्रदर्शन वक्रों का संदर्भ दिया गया है, जो गैर-मानक परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को समझने के लिए आवश्यक हैं।

3.1 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (IV कर्व)

यह ग्राफ (चित्र 1) एलईडी (IF) से प्रवाहित धारा और उसके आर-पार वोल्टेज (VF) के बीच संबंध दर्शाता है। यह अरेखीय है। यह वक्र डिजाइनरों को किसी दिए गए ड्राइव करंट के लिए कार्यशील वोल्टेज निर्धारित करने की अनुमति देता है, जो एक उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का चयन करने या एक स्थिर-धारा ड्राइवर डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है। वोल्टेज का एक नकारात्मक तापमान गुणांक होगा, जिसका अर्थ है कि यह जंक्शन तापमान बढ़ने पर थोड़ा कम हो जाता है।

3.2 फॉरवर्ड करंट बनाम रेडिएंट इंटेंसिटी / टोटल पावर

These graphs (Fig.2 & Fig.3) plot optical output (either intensity or total power) against forward current. They typically show a sub-linear relationship; optical output increases with current but the efficiency (output per input watt) may decrease at very high currents due to increased thermal effects and droop. Analyzing these curves helps in selecting an optimal operating point that balances output power with efficiency and device longevity.

4. मैकेनिकल और पैकेजिंग जानकारी

4.1 पैकेज आयाम और चित्र

डिवाइस एक एसएमडी पैकेज में प्रदान किया गया है। आयामी चित्र सटीक लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, लीड स्पेसिंग और लेंस ज्यामिति निर्दिष्ट करते हैं। डेटाशीट से प्रमुख नोट्स: सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, मानक सहनशीलता ±0.1 मिमी है। एक महत्वपूर्ण हैंडलिंग चेतावनी प्रदान की गई है: डिवाइस को लेंस से पकड़ें नहीं। लेंस पर बल लगाने से पैकेज की यांत्रिक विफलता हो सकती है।

4.2 ध्रुवीयता पहचान और माउंटिंग फुटप्रिंट

पैकेज ड्राइंग कैथोड और एनोड टर्मिनलों को स्पष्ट रूप से दर्शाती है। PCB लेआउट और असेंबली के दौरान सही ध्रुवीयता का पालन किया जाना चाहिए। अनुशंसित सोल्डर पैड लेआउट (लैंड पैटर्न) आमतौर पर विश्वसनीय सोल्डरिंग और यांत्रिक शक्ति सुनिश्चित करने के लिए पैकेज आयामों से प्राप्त किया जाता है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

एक SMT डिवाइस के रूप में, यह रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए अभिप्रेत है। हालांकि इस अंश में विशिष्ट रीफ्लो प्रोफाइल पैरामीटर (प्रीहीट, सोक, रीफ्लो पीक तापमान, लिक्विडस से ऊपर समय) विस्तृत नहीं हैं, वे आम तौर पर समान प्लास्टिक-पैकेज्ड घटकों के लिए मानक प्रोफाइल का पालन करते हैं, आमतौर पर 260°C से अधिक नहीं के पीक तापमान के साथ। Pb-free और halogen-free अनुपालन आधुनिक, पर्यावरण के अनुकूल विनिर्माण प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्तता को दर्शाता है। भंडारण अनुशंसा ऑपरेटिंग तापमान सीमा (-40°C से +100°C) के अनुरूप है, और उपयोग तक डिवाइसों को उनकी नमी-प्रतिरोधी पैकेजिंग में रखा जाना चाहिए।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

6.1 रील और टेप विनिर्देश

डिवाइस स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली के लिए रील्स के भीतर कैरियर टेप पर आपूर्ति की जाती है। कैरियर टेप के आयाम निर्दिष्ट किए गए हैं। प्रत्येक रील में 2000 टुकड़े होते हैं। ड्राइंग पर अनरीलिंग की दिशा भी इंगित की गई है ताकि मशीन की उचित सेटअप सुनिश्चित हो सके।

6.2 नमी-प्रतिरोधी पैकेजिंग

घटकों को नमी को नियंत्रित करने के लिए डिसिकेंट युक्त एल्यूमीनियम नमी-रोधी बैग में शिप किया जाता है। बैग में प्रमुख जानकारी के साथ एक लेबल शामिल होता है। हालांकि विशिष्ट लेबल फ़ील्ड (जैसे CPN, P/N, QTY, CAT, HUE, REF, LOT No.) सूचीबद्ध हैं, डेटाशीट नोट करती है कि पार्ट नंबर HIR-S06-P120/L649-P03/TR इस दस्तावेज़ में तीव्रता, तरंगदैर्ध्य, या वोल्टेज के लिए विस्तृत बिनिंग सिस्टम का उपयोग नहीं करता प्रतीत होता है, क्योंकि सभी विशिष्ट मान रैंक कोड के बिना सूचीबद्ध हैं। उत्पाद को उसके पूर्ण पार्ट नंबर द्वारा पहचाना जाता है।

7. अनुप्रयोग सुझाव और डिजाइन विचार

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

प्राथमिक अनुप्रयोग कम रोशनी या बिना रोशनी की स्थितियों में CCD/CMOS कैमरों के लिए प्रकाश व्यवस्था है, जो सुरक्षा कैमरों, ऑटोमोटिव सिस्टम और उपभोक्ता उपकरणों में नाइट-विज़न कार्यक्षमता सक्षम करता है। अन्य अनुप्रयोगों में निकटता और उपस्थिति पहचान के लिए सक्रिय इन्फ्रारेड प्रकाश व्यवस्था, ऑप्टिकल एनकोडर, कम दूरी पर डेटा ट्रांसमिशन (IrDA-जैसे अनुप्रयोग), और औद्योगिक स्वचालन में वस्तु गिनती या छंटाई शामिल हैं।

7.2 महत्वपूर्ण डिज़ाइन विचार

• थर्मल प्रबंधन: यह एक उच्च-शक्ति LED के लिए सर्वोपरि है। डेटाशीट स्पष्ट रूप से हीट सिंक के उपययोग की सिफारिश करती है। PCB लेआउट में पर्याप्त थर्मल वाया और तांबे का क्षेत्र शामिल होना चाहिए जो LED के थर्मल पैड (यदि मौजूद हो) या लीड से जुड़ा हो ताकि जंक्शन से गर्मी को दूर ले जाया जा सके। Tj=115°C से अधिक तापमान जीवनकाल को भारी रूप से कम कर देगा और तत्काल विफलता का कारण बन सकता है।
• ड्राइव सर्किटरी: LED करंट-चालित उपकरण हैं। स्थिर प्रकाशीय आउटपुट सुनिश्चित करने और थर्मल रनअवे को रोकने के लिए एक निरंतर-धारा ड्राइवर की अत्यधिक सिफारिश की जाती है। ड्राइवर को फॉरवर्ड वोल्टेज आवश्यकताओं का पालन करते हुए 1A तक की आपूर्ति करने में सक्षम होना चाहिए। रिवर्स वोल्टेज सुरक्षा पर विचार किया जाना चाहिए।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन: 120-डिग्री का चौड़ा व्यू एंगल व्यापक कवरेज प्रदान करता है। अधिक केंद्रित बीम की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, सेकेंडरी ऑप्टिक्स (लेंस) का उपयोग किया जा सकता है। वाटर-क्लियर लेंस 850nm तरंगदैर्ध्य के लिए उपयुक्त है।
• ESD सुरक्षा: हालांकि यह 2kV ESD के लिए रेटेड है, असेंबली और एकीकरण के दौरान मानक ESD हैंडलिंग सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

मानक कम-शक्ति IR एलईडी की तुलना में, HIR-S06-P120/L649-P03/TR की मुख्य विशिष्टता SMD पैकेज से इसका उच्च विकिरण आउटपुट (890mW तक) है। इससे अधिक चमकदार प्रकाश या बड़े क्षेत्रों को प्रकाशित करने या लंबी रेंज प्राप्त करने की क्षमता मिलती है। 850nm तरंगदैर्ध्य एक सामान्य मानक है, जो सिलिकॉन सेंसर प्रतिक्रिया और सापेक्ष अदृश्यता के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। 940nm एलईडी की तुलना में, 850nm अक्सर बहुत अधिक शक्ति पर हल्की लाल चमक पैदा करता है लेकिन कई सिलिकॉन-आधारित सेंसर के साथ उच्च प्रदर्शन प्रदान कर सकता है। चौड़ा व्यूइंग एंगल क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था के लिए एक लाभ है, लेकिन यदि संकीर्ण बीम की आवश्यकता है तो एक संभावित कमी है, जहां संकीर्ण व्यू एंगल या सेकेंडरी ऑप्टिक्स वाला डिवाइस बेहतर होगा।

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

प्र: क्या मैं इस एलईडी को सीधे 5V आपूर्ति से केवल एक रोकनेवाला (रेसिस्टर) के साथ चला सकता हूं?
उ: संभवतः, लेकिन सावधानीपूर्वक गणना की आवश्यकता है। 1A और Vf=3.45V पर, एक श्रृंखला रोकनेवाला (5V - 3.45V)/1A = 1.55 ओम होगा, जो 1.55W का अपव्यय करेगा। यह अक्षम है और रोकनेवाला में महत्वपूर्ण ऊष्मा पैदा करता है। प्रदर्शन और विश्वसनीयता के लिए एक निरंतर-धारा ड्राइवर (कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर) को दृढ़ता से प्राथमिकता दी जाती है।

प्र: ऑपरेटिंग तापमान 100°C तक होने के बावजूद हीट सिंक की सिफारिश क्यों की जाती है?
A: 100°C की रेटिंग एंबिएंट एयर तापमान (Ta) के लिए है। महत्वपूर्ण सीमा जंक्शन तापमान (Tj) 115°C है। डिसिपेटेड पावर (~1A पर ~3.45W तक) जंक्शन को एंबिएंट तापमान से ऊपर गर्म करती है। एक हीट सिंक जंक्शन और परिवेशी वायु के बीच थर्मल प्रतिरोध को कम करता है, जिससे उच्च शक्ति और/या उच्च Ta पर Tj सीमा के भीतर रहता है।

Q: क्या यह LED निरंतर 24/7 संचालन के लिए उपयुक्त है?
A: हाँ, बशर्ते कि अब्सोल्यूट मैक्सिमम रेटिंग्स को पार न किया जाए और उचित थर्मल प्रबंधन लागू किया जाए। एक अच्छे हीट सिंक के साथ सामान्य 700mA स्थिति पर या उससे नीचे संचालन निरंतर संचालन के लिए एक रूढ़िवादी और विश्वसनीय डिज़ाइन बिंदु होगा।

Q: इस डिवाइस का सामान्य जीवनकाल क्या है?
A: जीवनकाल (जिसे अक्सर उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है जहां प्रकाश उत्पादन प्रारंभिक का 70% तक कम हो जाता है) मुख्य रूप से जंक्शन तापमान पर निर्भर करता है। पर्याप्त कूलिंग के साथ विशिष्टताओं के भीतर संचालित होने पर, ऐसे एलईडी के लिए दसियों हज़ार घंटों का जीवनकाल सामान्य है।

10. व्यावहारिक उपयोग मामला उदाहरण

Design Case: Night Vision Security Camera Module
एक डिजाइनर बाहरी उपयोग के लिए एक कॉम्पैक्ट सुरक्षा कैमरा मॉड्यूल बना रहा है। मॉड्यूल में एक सीसीडी सेंसर शामिल है और रात के समय के संचालन के लिए आईआर प्रकाश की आवश्यकता होती है। इसके उच्च आउटपुट और एसएमडी पैकेज के कारण एचआईआर-एस06-पी120/एल649-पी03/टीआर का चयन किया गया है। चार एलईडी को पीसीबी पर कैमरा लेंस के चारों ओर सममित रूप से व्यवस्थित किया गया है। एक समर्पित स्थिर-धारा ड्राइवर आईसी प्रत्येक एलईडी को 700mA प्रदान करता है। पीसीबी को बड़े कॉपर पोर्स के साथ डिजाइन किया गया है जो कई थर्मल वाया के माध्यम से एलईडी पैड से जुड़े होते हैं, और पूरा कैमरा हाउसिंग हीट सिंक का कार्य करता है। प्रत्येक एलईडी की चौड़ी 120-डिग्री बीम कैमरा के दृष्टि क्षेत्र के लिए उपयुक्त एक समान, विस्तृत-क्षेत्र प्रकाश क्षेत्र बनाने के लिए ओवरलैप होती है। 850nm तरंगदैर्ध्य अच्छी सेंसर प्रतिक्रिया सुनिश्चित करते हुए काफी हद तक अदृश्य रहता है।

11. संचालन सिद्धांत

एक इन्फ्रारेड एलईडी एक अर्धचालक पी-एन जंक्शन डायोड है। जब एक अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो एन-टाइप सामग्री से इलेक्ट्रॉन और पी-टाइप सामग्री से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा मुक्त होती है। एक मानक एलईडी में, यह ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। उत्सर्जित प्रकाश की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य अर्धचालक सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। HIR-S06-P120/L649-P03/TR गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड (GaAlAs) चिप का उपयोग करता है, जिसमें लगभग 850nm पर इन्फ्रारेड प्रकाश के अनुरूप बैंडगैप होता है। वाटर-क्लियर एपॉक्सी लेंस चिप को एनकैप्सुलेट करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, और उत्सर्जित प्रकाश को निर्दिष्ट व्यूइंग एंगल में आकार देता है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान और संदर्भ

उच्च-शक्ति इन्फ्रारेड एलईडी एक परिपक्व लेकिन विकसित हो रही प्रौद्योगिकी है। रुझानों में वॉल-प्लग दक्षता बढ़ाना (प्रति विद्युत वाट अधिक प्रकाश उत्पादन) शामिल है, जो थर्मल लोड को कम करता है। छोटे पैकेजों में उच्च शक्ति घनत्व की ओर भी एक प्रवृत्ति है, जो एकीकृत हीट स्लग या फ्लिप-चिप डिजाइन जैसे उन्नत थर्मल प्रबंधन समाधानों पर और अधिक जोर देती है। मांग ऑटोमोटिव (LiDAR, ड्राइवर मॉनिटरिंग), सुरक्षा और मशीन विजन जैसे बाजारों में वृद्धि से प्रेरित है। जबकि सेंसर संगतता के कारण 850nm एक प्रमुख तरंगदैर्ध्य बना हुआ है, पूर्ण अदृश्यता (कोई लाल चमक नहीं) की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए 940nm का भी महत्वपूर्ण उपयोग है। ड्राइवरों और सेंसर के साथ आईआर एलईडी का एकीकरण पूर्ण मॉड्यूल में एक और चल रहा रुझान है, जो अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए डिजाइन को सरल बनाता है।