LTE-3276 इन्फ्रारेड एमिटर स्पेसिफिकेशन शीट - 850nm वेवलेंथ - 50mA फॉरवर्ड करंट - 1.8V फॉरवर्ड वोल्टेज - हाई पावर हाई स्पीड - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-3276 एक उच्च-प्रदर्शन इन्फ्रारेड एमिटर है, जिसे तीव्र प्रतिक्रिया समय और महत्वपूर्ण विकिरण आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य लाभ उच्च गति और उच्च शक्ति क्षमता का संयोजन है, जो इसे कठोर वातावरण में पल्स ऑपरेशन मोड के लिए उपयुक्त बनाता है। यह डिवाइस इन्फ्रारेड प्रकाश के अधिकतम संचरण के लिए एक विशिष्ट इन्फ्रारेड एमिटर पारदर्शी पैकेजिंग का उपयोग करता है। लक्षित बाजारों में औद्योगिक स्वचालन, संचार प्रणालियाँ (जैसे IrDA), रिमोट कंट्रोल, ऑप्टिकल स्विच और विश्वसनीय, उच्च-तीव्रता वाले इन्फ्रारेड सिग्नल की आवश्यकता वाली सेंसर प्रणालियाँ शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकती हैं। इन सीमाओं पर या उनके निकट लंबे समय तक काम करने की अनुशंसा नहीं की जाती है।

• पावर डिसिपेशन (P_D):200 mW। यह किसी भी परिचालन स्थिति में डिवाइस द्वारा ऊष्मा के रूप में व्यय की जा सकने वाली अधिकतम कुल शक्ति है।
• पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP):1 A। यह उच्च धारा केवल पल्स स्थितियों में अनुमत है (प्रति सेकंड 300 पल्स, पल्स चौड़ाई 10 μs)। यह डिवाइस की संक्षिप्त, उच्च-तीव्रता वाले प्रकाश स्पंद उत्पन्न करने की क्षमता को रेखांकित करता है।
• निरंतर अग्र धारा (I_F):100 mA। यह लगातार लागू की जा सकने वाली अधिकतम डीसी धारा है।
• रिवर्स वोल्टेज (V_R):5 V. इस वोल्टेज से अधिक रिवर्स बायस में सेमीकंडक्टर जंक्शन के ब्रेकडाउन का कारण बन सकता है।
• ऑपरेटिंग और स्टोरेज तापमान सीमा:-40°C से +85°C. यह विस्तृत सीमा प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों में विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।
• पिन सोल्डरिंग तापमान:डिवाइस बॉडी से 1.6 मिमी की दूरी पर, 260°C पर 6 सेकंड तक। यह वेव सोल्डरिंग या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है ताकि थर्मल क्षति को रोका जा सके।

2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ

ये पैरामीटर परिवेश तापमान (T_A) 25°C होने पर निर्दिष्ट किए गए हैं, जो डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।

• विकिरण तीव्रता (I_E):) एक प्रमुख मापदंड है जो प्रति इकाई ठोस कोण में प्रकाश आउटपुट शक्ति को मापता है। I_F= 20mA पर, इसका विशिष्ट मान 12.75 mW/sr है। I_F= 50mA पर, यह महत्वपूर्ण रूप से बढ़कर 32 mW/sr (टाइपिकल) हो जाता है, जो धारा में वृद्धि के साथ गैर-रैखिक और कुशल वृद्धि को दर्शाता है।
• चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_P):850 nm (टाइपिकल)। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम से संबंधित है, जो मानव आँखों के लिए अदृश्य है लेकिन सिलिकॉन फोटोडायोड और अवरक्त संवेदनशीलता वाले कैमरों द्वारा आसानी से पता लगाया जा सकता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ):40 nm (typical). यह स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को दर्शाता है; संकीर्ण चौड़ाई प्रकाश स्रोत की बेहतर मोनोक्रोमैटिसिटी को दर्शाती है।
• Forward voltage (V_F):at I_F= 50mA, V_Ftypical value is 1.49V, maximum value is 1.80V. at I_F= 200mA पर, V_F1.83V (टिपिकल) तक बढ़ जाता है, अधिकतम 2.3V। ड्राइवर डिज़ाइन में इसके पॉजिटिव टेम्परेचर कोएफिशिएंट को ध्यान में रखना चाहिए।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2):50 डिग्री (टाइपिकल मान)। यह वह पूर्ण कोण है जब विकिरण तीव्रता अपने शिखर मान से आधी हो जाती है। 50° का कोण बीम एकाग्रता और कवरेज के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशिष्ट विशेषता वक्र प्रदान करती है, जो सर्किट डिजाइन और विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

3.1 स्पेक्ट्रम वितरण (चित्र 1)

यह वक्र तरंगदैर्ध्य के सापेक्ष विकिरण तीव्रता को दर्शाता है। यह 850 nm के आसपास शिखर तरंगदैर्ध्य की पुष्टि करता है और उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के आकार और चौड़ाई (40 nm अर्ध-चौड़ाई) को दर्शाता है। उत्सर्जक और डिटेक्टर की स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता को मिलाने के लिए यह महत्वपूर्ण है।

3.2 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज संबंध (चित्र 3)

यह IV वक्र एक विशिष्ट डायोड घातांकीय संबंध दर्शाता है। यह वक्र डिजाइनर को आवश्यक कार्यकारी धारा के लिए ड्राइव वोल्टेज निर्धारित करने में सक्षम बनाता है, जो एक स्थिर धारा ड्राइवर के डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।

3.3 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध (चित्र 5)

यह ग्राफ दर्शाता है कि कैसे प्रकाश उत्पादन ड्राइव करंट में वृद्धि के साथ बदलता है। कम करंट पर यह आमतौर पर रैखिक होता है, लेकिन अत्यधिक उच्च करंट पर तापीय प्रभाव और दक्षता सीमाओं के कारण संतृप्ति प्रभाव दिखा सकता है। वांछित प्रकाश शक्ति प्राप्त करने के लिए कार्य बिंदु निर्धारित करने में यह डेटा महत्वपूर्ण है।

3.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और परिवेश तापमान के बीच संबंध (चित्र 4)

यह वक्र LED आउटपुट के नकारात्मक तापमान गुणांक को प्रदर्शित करता है। परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ, विकिरण तीव्रता कम हो जाती है। उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए डिजाइन करते समय, पर्याप्त सिग्नल मार्जिन सुनिश्चित करने के लिए इस तापीय डिरेटिंग पर विचार करना आवश्यक है।

3.5 विकिरण पैटर्न (चित्र 6)

यह ध्रुवीय आरेख उत्सर्जित प्रकाश के स्थानिक वितरण को स्पष्ट रूप से दर्शाता है, जो 50-डिग्री दृश्य कोण को स्पष्ट रूप से दिखाता है। यह फोकस या समानांतर किरण प्राप्त करने के लिए इन्फ्रारेड बीम के लिए ऑप्टिकल सिस्टम डिजाइन करने में सहायक है।

4. Mechanical and Packaging Information

4.1 Package Dimensions

यह उपकरण एक मानक थ्रू-होल पैकेज में आता है, जो संभवतः इन्फ्रारेड एमिटर के लिए सामान्य T-1 3/4 (5mm) शैली है। डेटाशीट में प्रमुख आयामी विवरण शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर (इंच) में हैं।
• जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सहिष्णुता ±0.25mm(.010") है।
• फ्लैंज के नीचे राल का उभार अधिकतम 1.5 मिमी (.059") होता है।
• पिन पिच का मापन उस स्थान पर किया जाता है जहां पिन पैकेज से बाहर निकलती है।

पारदर्शी पैकेज सामग्री आमतौर पर epoxy resin होती है, जिसे 850 nm तरंगदैर्ध्य पर उच्च संप्रेषण के लिए अनुकूलित किया गया है।

4.2 ध्रुवीयता पहचान

मानक LED एनकैप्सुलेशन में, लंबा लीड आमतौर पर एनोड (धनात्मक) होता है और छोटा लीड कैथोड (ऋणात्मक) होता है। एनकैप्सुलेशन के पास कैथोड के समीप एक समतल भी हो सकता है। रिवर्स बायस क्षति को रोकने के लिए सही ध्रुवीयता का पालन करना महत्वपूर्ण है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

पिन वेल्डिंग के लिए पूर्ण अधिकतम रेटिंग स्पष्ट रूप से निर्धारित की गई है:डिवाइस बॉडी से 1.6mm (.063") की दूरी पर, 260°C पर 6 सेकंड तकयह असेंबली का महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

• वेव सोल्डरिंग/हैंड सोल्डरिंग:260°C/6s की सीमा का कड़ाई से पालन करें। थर्मल शॉक को कम करने के लिए प्रीहीटिंग की सिफारिश की जाती है।
• रीफ्लो सोल्डरिंग:हालांकि SMD के लिए स्पष्ट रूप से उल्लेख नहीं किया गया है, तापमान प्रोफ़ाइल को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि पैकेज बॉडी का तापमान 85°C के भंडारण अधिकतम से अधिक समय तक अधिक न हो, और निर्दिष्ट बिंदु पर लीड का तापमान 260°C से अधिक न हो।
• भंडारण की शर्तें:निर्दिष्ट तापमान सीमा (-40°C से +85°C) के भीतर, नमी अवशोषण और प्रदर्शन गिरावट को रोकने के लिए, सूखे, इलेक्ट्रोस्टैटिक-सुरक्षित वातावरण में संग्रहित करें।

6. अनुप्रयोग सुझाव

6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• इन्फ्रारेड डेटा ट्रांसमिशन (IrDA):इसकी उच्च गति विशेषता इसे सीरियल डेटा लिंक के लिए उपयुक्त बनाती है।
• रिमोट कंट्रोल:उच्च शक्ति लंबी दूरी और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करती है।
• ऑप्टिकल स्विच और वस्तु पहचान:उपस्थिति, स्थिति या गिनती का पता लगाने के लिए फोटोडिटेक्टर के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है।
• औद्योगिक सुरक्षा प्रकाश पर्दे:मशीन सुरक्षा के लिए अदृश्य प्रकाश किरण अवरोध बनाएं।
• रात्रि दृष्टि प्रकाश व्यवस्था:अवरक्त संवेदनशीलता वाले सीसीटीवी कैमरों के लिए।

6.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• ड्राइवर सर्किट:हमेशा श्रृंखला में करंट-सीमित रोकनेवाला या स्थिर-धारा ड्राइवर का उपयोग करें। आवश्यक कार्यशील धारा (I_F) पर अग्र वोल्टेज (V_F) गणना करें।
• थर्मल प्रबंधन:अधिकतम धारा के निकट निरंतर संचालन के लिए, शक्ति अपव्यय (P_D= V_F* I_F), और आवश्यकतानुसार पर्याप्त शीतलन सुनिश्चित करें ताकि जंक्शन तापमान सीमा के भीतर बना रहे।
• पल्स ऑपरेशन:1A के पीक पल्स करंट के लिए, सुनिश्चित करें कि ड्राइवर आवश्यक उच्च-करंट पल्स प्रदान कर सकता है और इसकी उच्च-गति क्षमता का उपयोग करने के लिए तेज राइज/फॉल टाइम हो।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन:अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुसार (उदाहरण के लिए, लंबी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए संकीर्ण बीम, बड़े क्षेत्र कवरेज के लिए चौड़ा बीम) 50° बीम को आकार देने के लिए लेंस या रिफ्लेक्टर का उपयोग करें।
• डिटेक्टर मिलान:850 nm के आसपास चरम वर्णक्रमीय संवेदनशीलता वाले फोटोडिटेक्टर्स (जैसे फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड) के साथ युग्मित करें, ताकि इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त किया जा सके।

7. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

LTE-3276 अपने विशिष्ट पैरामीटर संयोजन के माध्यम से बाजार में अलग स्थान बनाता है:

• मध्यम धारा पर उच्च शक्ति:50mA पर 32 mW/sr तक पहुँचना एक मजबूत आउटपुट है, जो उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है।
• उच्च गति क्षमता:पल्स ऑपरेशन विनिर्देश का अर्थ है कि इसमें तीव्र अंतर्निहित प्रतिक्रिया समय है, जो मॉड्यूलेशन सिग्नल के लिए उपयुक्त है।
• मजबूत संरचना:व्यापक ऑपरेटिंग तापमान सीमा और पारदर्शी पैकेजिंग यह दर्शाता है कि इसका डिज़ाइन विश्वसनीयता पर केंद्रित है।
• मानक कम-शक्ति अवरक्त एलईडी की तुलना में, यह उपकरण काफी अधिक विकिरण तीव्रता प्रदान करता है। लेजर डायोड की तुलना में, यह अधिक सुरक्षित है (इस शक्ति स्तर पर मानव आँख के लिए सुरक्षित), बीम चौड़ा है, और आम तौर पर अधिक मजबूत और ड्राइव करने में आसान है।

8. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: क्या मैं इस एलईडी को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। करंट सीमित करने वाले रेसिस्टर का उपयोग अनिवार्य है। उदाहरण के लिए, 5V पावर स्रोत से I_F=50mA पर ड्राइव करने के लिए, V_Fलगभग 1.5V है: R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 ओम। 68 या 75 ओम रेसिस्टर का उपयोग करें, और पावर रेटिंग की जाँच करें (P = I²R = 0.175W, इसलिए 1/4W रेसिस्टर पर्याप्त है)।

प्रश्न: रेडिएंट इंटेंसिटी (mW/sr) और एपर्चर इर्रडिएंस (mW/cm²) में क्या अंतर है?
उत्तर: विकिरण तीव्रता प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) उत्सर्जित शक्ति है, जो प्रकाश स्रोत की दिशात्मक तीव्रता का वर्णन करती है। एपर्चर विकिरण प्रदीपन एक निर्दिष्ट दूरी और संरेखण स्थिति के तहत डिटेक्टर सतह पर पहुंचने वाली शक्ति घनत्व (प्रति वर्ग सेंटीमीटर मिलीवाट) है। बाद वाला पूर्व वाले पर और दूरी/वर्ग व्युत्क्रम नियम पर निर्भर करता है।

प्रश्न: पल्स मोड में इसका उपयोग कैसे करें?
उत्तर: LED को पल्स चलाने के लिए लॉजिक सिग्नल द्वारा नियंत्रित ट्रांजिस्टर (BJT या MOSFET) स्विच का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि ड्राइवर उच्च पीक करंट (1A तक) प्रदान कर सकता है और तेज स्विचिंग गति रखता है। ड्यूटी साइकल पर विचार करते समय, औसत करंट को अभी भी निरंतर करंट रेटिंग (100mA) का पालन करना चाहिए।

प्रश्न: आउटपुट तापमान कम होने के साथ क्यों घटता है?
उत्तर: यह सेमीकंडक्टर LED की मूलभूत विशेषता है। तापमान बढ़ने से सेमीकंडक्टर सामग्री के भीतर गैर-विकिरण पुनर्संयोजन प्रक्रियाएं बढ़ जाती हैं, जिससे आंतरिक क्वांटम दक्षता कम हो जाती है और परिणामस्वरूप प्रकाश आउटपुट घट जाता है।

9. व्यावहारिक डिज़ाइन उदाहरण

केस: एक लंबी दूरी के अवरक्त वस्तु पहचान सेंसर का डिजाइन।
लक्ष्य: 5 मीटर की दूरी पर वस्तु का पता लगाना।
डिजाइन चरण:
1. ट्रांसमीटर ड्राइव:LTE-3276 को I_F=50mA (1kHz पल्स, 50% ड्यूटी साइकिल) पर संचालित करें, ताकि उच्च शिखर तीव्रता (32 mW/sr) प्राप्त की जा सके, जबकि औसत शक्ति नियंत्रित रहे।
2. ऑप्टिकल भाग:ट्रांसमीटर के सामने एक साधारण कोलिमेटिंग लेंस जोड़कर, 50° बीम को अधिक केंद्रित लगभग 10° बीम में संकीर्ण किया जाता है, जिससे लंबी दूरी पर तीव्रता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।
3. डिटेक्टर:850nm पर शिखर प्रतिक्रिया वाले मिलान सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर का उपयोग करें। परिवेशी प्रकाश को दबाने के लिए इसके सामने एक संकीर्ण बैंडपास ऑप्टिकल फिल्टर (केंद्रीय तरंगदैर्ध्य 850nm) रखें।
4. सर्किट:रिसीवर सर्किट कमजोर फोटोकरंट को प्रवर्धित करता है। डीसी परिवेश प्रकाश और निम्न-आवृत्ति शोर को दबाने के लिए सिंक्रोनस डिटेक्शन (ट्रांसमीटर को मॉड्यूलेट करना और रिसीवर को समान आवृत्ति पर ट्यून करना) का उपयोग किया जाता है, जिससे पता लगाने की दूरी और विश्वसनीयता में काफी वृद्धि होती है।
यह सेटअप LTE-3276 की उच्च शक्ति और उच्च गति विशेषताओं का लाभ उठाकर एक मजबूत, हस्तक्षेप-प्रतिरोधी पहचान प्रणाली का निर्माण करता है।

10. कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त परिचय

LTE-3276 जैसा एक इन्फ्रारेड ट्रांसमीटर एक सेमीकंडक्टर भौतिकी पर आधारित लाइट एमिटिंग डायोड है। जब p-n जंक्शन पर फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट किए जाते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे ऊर्जा मुक्त करते हैं। इस विशिष्ट डिवाइस में, सेमीकंडक्टर सामग्री (आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड - AlGaAs पर आधारित) को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि यह ऊर्जा 850 नैनोमीटर की चरम तरंग दैर्ध्य के साथ इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में फोटॉन के रूप में मुक्त होती है। "स्पष्ट" एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन को इस तरंग दैर्ध्य के लिए पारदर्शी बनाने के लिए डोप किया गया है, जिससे फोटॉन कुशलता से बाहर निकल सकें। "उच्च गति" विशेषता इस पुनर्संयोजन प्रक्रिया के तेज चालू और बंद समय को संदर्भित करती है, जो एलईडी को उच्च-आवृत्ति मॉड्यूलेशन के साथ डेटा संचारित करने में सक्षम बनाती है।

11. प्रौद्योगिकी विकास प्रवृत्तियाँ

इन्फ्रारेड एमिटर प्रौद्योगिकी व्यापक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रवृत्तियों के साथ विकसित हो रही है। प्रमुख प्रगति में शामिल हैं:
शक्ति दक्षता में वृद्धि:अनुसंधान का ध्यान आंतरिक क्वांटम दक्षता (प्रत्येक इलेक्ट्रॉन से अधिक फोटॉन उत्पन्न करना) और पैकेजिंग की प्रकाश निष्कर्षण दक्षता में सुधार पर है, ताकि समान विद्युत इनपुट शक्ति पर उच्च विकिरण तीव्रता प्राप्त की जा सके।
छोटा फॉर्म फैक्टर:लघुकरण की प्रवृत्ति सरफेस माउंट डिवाइस पैकेजिंग के विकास को प्रेरित कर रही है, जिसका प्रदर्शन पारंपरिक थ्रू-होल प्रकार के बराबर या बेहतर है।
गति वृद्धि:संचार अनुप्रयोगों के लिए, उच्च डेटा दरों का समर्थन करने के लिए तेज मॉड्यूलेशन बैंडविड्थ वाले उपकरण विकसित किए जा रहे हैं।
तरंगदैर्ध्य विविधीकरण:हालांकि 850nm और 940nm आम हैं, लेकिन अन्य तरंग दैर्ध्य विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किए जा रहे हैं, जैसे कि मानव आँख के लिए सुरक्षित लंबी तरंग दैर्ध्य या गैस सेंसिंग के लिए विशिष्ट अवशोषण रेखाएँ।
एकीकरण:प्रवृत्ति उत्सर्जक को ड्राइवर IC और यहाँ तक कि डिटेक्टर के साथ एकल मॉड्यूल में एकीकृत करने की है, जिससे अंतिम उपयोगकर्ता के सिस्टम डिज़ाइन को सरल बनाया जा सके।