IR17-21C/TR8 इन्फ्रारेड एलईडी डेटाशीट - 0805 पैकेज - 1.2V - 940nm - 130mW - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

IR17-21C/TR8 एक उच्च-प्रदर्शन इन्फ्रारेड (IR) उत्सर्जक डायोड है जिसे आधुनिक सतह-माउंट तकनीक (SMT) अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक कॉम्पैक्ट 0805 पैकेज में स्थित, यह डिवाइस विशेष रूप से सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर्स के लिए मेल खाने वाली विश्वसनीय इन्फ्रारेड उत्सर्जन प्रदान करने के लिए इंजीनियर किया गया है। इसका प्राथमिक कार्य विभिन्न संवेदन और स्विचिंग सर्किटों में एक कुशल इन्फ्रारेड स्रोत के रूप में कार्य करना है।

इस घटक का मुख्य लाभ इसका लघु आकार है, जो उच्च-घनत्व पीसीबी डिज़ाइन की अनुमति देता है, और सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर के साथ इसकी उत्कृष्ट वर्णक्रमीय मिलान है, जो इष्टतम सिस्टम संवेदनशीलता सुनिश्चित करता है। डिवाइस एक वॉटर-क्लियर प्लास्टिक लेंस के साथ निर्मित है, जो एक फ्लैट टॉप व्यू प्रदान करता है जो इसके चौड़े 120-डिग्री व्यूइंग एंगल में योगदान देता है। यह प्रमुख पर्यावरणीय और सुरक्षा मानकों, जिनमें RoHS, EU REACH शामिल हैं, का अनुपालन करता है, और इसे हैलोजन-मुक्त घटक के रूप में निर्मित किया गया है।

2. तकनीकी विशिष्टताएँ और वस्तुनिष्ठ व्याख्या

2.1 निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग्स

ये रेटिंग्स तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं के अंतर्गत या उन पर संचालन की गारंटी नहीं है।

• निरंतर अग्र धारा (I_F): 65 mA. यह अधिकतम DC धारा है जो एलईडी के माध्यम से लगातार प्रवाहित हो सकती है।
• विपरीत वोल्टेज (V_R): 5 V. इससे अधिक रिवर्स बायस वोल्टेज लगाने से एलईडी के PN जंक्शन का ब्रेकडाउन हो सकता है।
• संचालन और भंडारण तापमान (T_opr, T_stg): -40°C से +85°C. डिवाइस औद्योगिक तापमान सीमा के लिए रेटेड है।
• शक्ति अपव्यय (P_d): 25°C पर 130 mW. यह अधिकतम शक्ति है जिसे पैकेज गर्मी के रूप में अपव्ययित कर सकता है। उच्च परिवेशी तापमान पर डेरेटिंग आवश्यक है।
• सोल्डरिंग तापमान (T_sol): ≤5 सेकंड के लिए 260°C. यह पीक रीफ्लो प्रोफाइल सहनशीलता को परिभाषित करता है।

2.2 विद्युत-प्रकाशीय विशेषताएँ

ये पैरामीटर 25°C परिवेशी तापमान और 20 mA की अग्र धारा की एक मानक परीक्षण स्थिति पर मापे जाते हैं, जो विशिष्ट संचालन स्थितियों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

• विकिरण तीव्रता (I_e): 0.2 mW/sr (न्यूनतम), 0.8 mW/sr (विशिष्ट). यह प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित प्रकाशीय शक्ति को मापता है। विशिष्ट मान अपेक्षित आउटपुट को इंगित करता है।
• शिखर तरंगदैर्ध्य (λ_p): 940 nm (विशिष्ट). उत्सर्जित इन्फ्रारेड प्रकाश इस तरंगदैर्ध्य पर केंद्रित है, जो सिलिकॉन डिटेक्टर्स के लिए आदर्श है जिनकी निकट-इन्फ्रारेड क्षेत्र में उच्च संवेदनशीलता होती है।
• वर्णक्रमीय बैंडविड्थ (Δλ): 45 nm (विशिष्ट). यह उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य की सीमा को परिभाषित करता है, आमतौर पर फुल विड्थ एट हाफ मैक्सिमम (FWHM)।
• अग्र वोल्टेज (V_F): 20mA पर 1.2 V (विशिष्ट), 1.5 V (अधिकतम). कम अग्र वोल्टेज बिजली की खपत और थर्मल लोड को कम करता है।
• विपरीत धारा (I_R): 5V पर 10 µA (अधिकतम). यह लीकेज करंट है जब डिवाइस रिवर्स-बायस्ड होता है।
• देखने का कोण (2θ_1/2): 120° (विशिष्ट). पूर्ण कोण के रूप में परिभाषित किया गया है जहां तीव्रता ऑन-एक्सिस मान के आधे तक गिर जाती है, जो एक बहुत चौड़ा उत्सर्जन पैटर्न प्रदान करता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता वक्र प्रदान करती है जो डिज़ाइन इंजीनियरों के लिए महत्वपूर्ण हैं।

• अग्र धारा बनाम परिवेशी तापमान: यह ग्राफ दर्शाता है कि पैकेज की शक्ति अपव्यय सीमा के कारण अधिकतम अनुमेय अग्र धारा परिवेशी तापमान बढ़ने के साथ कैसे घटती है। यह थर्मल प्रबंधन के लिए आवश्यक है।
• वर्णक्रमीय वितरण: तरंगदैर्ध्य के एक फ़ंक्शन के रूप में सापेक्ष विकिरण शक्ति को दर्शाता है, 940nm पर शिखर और वर्णक्रमीय बैंडविड्थ की पुष्टि करता है।
• अग्र धारा बनाम अग्र वोल्टेज (I-V वक्र): एक डायोड की विशिष्ट घातीय संबंध को प्रदर्शित करता है। वक्र किसी दिए गए आपूर्ति वोल्टेज के लिए उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का चयन करने में मदद करता है।
• सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम कोणीय विस्थापन: उत्सर्जन पैटर्न दिखाने वाला एक ध्रुवीय प्लॉट। 120-डिग्री व्यूइंग एंगल यहाँ दृश्य रूप से पुष्ट होता है, जो फ्लैट-टॉप एलईडी के लिए सामान्य लैम्बर्टियन या नियर-लैम्बर्टियन वितरण दिखाता है।

4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

4.1 पैकेज आयाम

IR17-21C/TR8 मानक 0805 (इंपीरियल) या 2012 (मीट्रिक) फुटप्रिंट का अनुपालन करता है। मुख्य आयामों में लगभग 2.0 mm का बॉडी लंबाई, 1.25 mm की चौड़ाई और आमतौर पर 0.8 से 1.0 mm की ऊंचाई शामिल है (ड्राइंग से सटीक मान)। एनोड और कैथोड पैकेज पर स्पष्ट रूप से चिह्नित हैं। पीसीबी डिज़ाइन के लिए सुझाए गए पैड लेआउट प्रदान किए गए हैं, जिसमें विशिष्ट विनिर्माण प्रक्रियाओं के आधार पर समायोजन की सिफारिशें शामिल हैं।

4.2 कैरियर टेपिंग आयाम

घटक स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली के लिए मानक 8mm टेप रील्स पर आपूर्ति किए जाते हैं। प्रत्येक रील में 3000 टुकड़े होते हैं। टेप आयाम, जिसमें पॉकेट आकार, पिच और रील व्यास शामिल हैं, एसएमटी उपकरण फीडर्स के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए निर्दिष्ट किए गए हैं।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

5.1 नमी संवेदनशीलता और भंडारण

डिवाइस नमी-संवेदनशील है (लेबल पर MSL स्तर निर्दिष्ट)। अनओपन्ड मॉइस्चर बैरियर बैग को 30°C और 90% RH से नीचे संग्रहीत किया जाना चाहिए। एक बार खोलने के बाद, घटकों की फ्लोर लाइफ 168 घंटे (7 दिन) होती है जब ≤60% RH पर संग्रहीत किया जाता है। इससे अधिक होने पर सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्निंग" क्षति को रोकने के लिए रीफ्लो से पहले एक बेकिंग प्रक्रिया (जैसे, 60°C पर 96 घंटे) की आवश्यकता होती है।

5.2 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल

एक लीड-फ्री (Pb-मुक्त) रीफ्लो तापमान प्रोफाइल की सिफारिश की जाती है। मुख्य पैरामीटर्स में एक प्रीहीट स्टेज, लिक्विडस (जैसे, 217°C) से ऊपर एक निर्धारित समय, 260°C से अधिक नहीं का एक पीक तापमान और महत्वपूर्ण तापमान क्षेत्र के भीतर कुल समय शामिल हैं। रीफ्लो दो बार से अधिक नहीं किया जाना चाहिए।

5.3 हैंड सोल्डरिंग और रीवर्क

यदि हैंड सोल्डरिंग आवश्यक है, तो 350°C से नीचे टिप तापमान और 25W से कम पावर रेटिंग वाले सोल्डरिंग आयरन का उपयोग किया जाना चाहिए। प्रति टर्मिनल संपर्क समय 3 सेकंड तक सीमित होना चाहिए, टर्मिनलों के बीच पर्याप्त शीतलन के साथ। रीवर्क के लिए, दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने और सोल्डर जोड़ों पर यांत्रिक तनाव से बचने के लिए डुअल-हेड सोल्डरिंग आयरन की सिफारिश की जाती है। डिवाइस विश्वसनीयता पर रीवर्क के प्रभाव का पूर्व मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

6. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार

6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• पीसीबी-माउंटेड इन्फ्रारेड सेंसर: प्रॉक्सिमिटी सेंसर, वस्तु पहचान और टचलेस स्विच में एमिटर के रूप में उपयोग किया जाता है।
• लघु प्रकाश अवरोधक / ऑप्टिकल इंटरप्टर: एक फोटोडिटेक्टर के साथ जोड़ा गया है ताकि प्रकाश किरण को तोड़ने वाली वस्तुओं का पता लगाया जा सके, एनकोडर, स्लॉट सेंसर और सुरक्षा प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।
• ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्विच: रिफ्लेक्टिव सेंसर में जहां एलईडी प्रकाश एक सतह से टकराकर डिटेक्टर पर वापस आता है।
• धुआं डिटेक्टर: कुछ ऑप्टिकल चैम्बर डिज़ाइन में धुआं कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन का पता लगाने के लिए नियोजित किया जाता है।

6.2 महत्वपूर्ण डिज़ाइन विचार

• धारा सीमित करना अनिवार्य है: अग्र धारा निर्धारित करने के लिए हमेशा एक बाहरी श्रृंखला प्रतिरोधक का उपयोग किया जाना चाहिए। एलईडी का कम अग्र वोल्टेज का मतलब है कि आपूर्ति वोल्टेज में छोटी वृद्धि भी धारा में बड़ी, विनाशकारी वृद्धि का कारण बन सकती है।
• थर्मल प्रबंधन: हालांकि पैकेज छोटा है, शक्ति अपव्यय पर विचार किया जाना चाहिए, विशेष रूप से उच्च-परिवेशी-तापमान वातावरण में या अधिकतम धारा के निकट चलाते समय। पर्याप्त पीसीबी कॉपर क्षेत्र गर्मी अपव्ययित करने में मदद कर सकता है।
• ऑप्टिकल संरेखण: चौड़ा 120-डिग्री व्यूइंग एंगल व्यापक कवरेज के लिए फायदेमंद है लेकिन किसी विशिष्ट बिंदु पर तीव्रता को कम करता है। लंबी दूरी या केंद्रित अनुप्रयोगों के लिए, बाहरी लेंस की आवश्यकता हो सकती है।
• विद्युत शोर प्रतिरक्षा: विद्युत रूप से शोर वाले वातावरण में, एलईडी ड्राइव करंट को मॉड्यूलेट करने या सिग्नल को परिवेशी IR शोर (जैसे, सूर्य के प्रकाश या अन्य स्रोतों से) से अलग करने के लिए शील्डिंग पर विचार करें।

7. तकनीकी तुलना और विभेदन

अन्य इन्फ्रारेड एलईडी की तुलना में, IR17-21C/TR8 के मुख्य विभेदक इसका एक बहुत कॉम्पैक्ट 0805 फुटप्रिंट के साथ अपेक्षाकृत उच्च विकिरण तीव्रता (0.8 mW/sr विशिष्ट) और एक चौड़े 120-डिग्री व्यूइंग एंगल का संयोजन है। समान पैकेज में कई प्रतिस्पर्धी IR एलईडी संकीर्ण व्यूइंग एंगल या कम आउटपुट प्रदान कर सकते हैं। इसका 1.2V का कम अग्र वोल्टेज भी कम-वोल्टेज बैटरी-संचालित सर्किट के लिए एक लाभ है, जो दक्षता में सुधार करता है। हैलोजन-मुक्त और REACH मानकों के स्पष्ट अनुपालन इसे सख्त सामग्री प्रतिबंधों वाले पर्यावरण-जागरूक डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी पैरामीटर्स के आधार पर)

8.1 5V आपूर्ति से इस एलईडी को 20mA पर चलाने के लिए मुझे किस प्रतिरोधक मान का उपयोग करना चाहिए?

ओम के नियम का उपयोग करते हुए: R = (V_supply- V_F) / I_F. V_supply=5V, V_F=1.2V (विशिष्ट), और I_F=0.020A के साथ, R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 ओम। एक मानक 200 ओम प्रतिरोधक लगभग (5-1.2)/200 = 19mA की धारा का परिणाम देगा, जो स्वीकार्य है। हमेशा अधिकतम V_F(1.5V) का उपयोग करके गणना करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि न्यूनतम धारा आपके अनुप्रयोग के लिए पर्याप्त है।

8.2 क्या मैं इस एलईडी को 65mA से अधिक धारा के साथ पल्स कर सकता हूँ?

निरंतर अग्र धारा के लिए निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग 65mA है। यदि ड्यूटी साइकिल इतनी कम है कि औसत धारा और परिणामी जंक्शन तापमान सुरक्षित सीमा के भीतर रहे, तो उच्च पीक धारा के साथ पल्सिंग संभव हो सकती है। हालांकि, डेटाशीट पल्स्ड करंट रेटिंग या डेरेटिंग वक्र प्रदान नहीं करती है। निर्माता से विशिष्ट विशेषता डेटा के बिना निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग से ऊपर संचालन की सिफारिश नहीं की जाती है, क्योंकि यह विश्वसनीयता और जीवनकाल को कम कर सकता है।

8.3 परिवेशी तापमान आउटपुट को कैसे प्रभावित करता है?

एलईडी की विकिरण तीव्रता आमतौर पर जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटती है। "अग्र धारा बनाम परिवेशी तापमान" ग्राफ इससे अप्रत्यक्ष रूप से संबंधित है, क्योंकि उच्च तापमान अधिक गर्मी से बचने के लिए अनुमेय धारा में कमी को मजबूर करता है। तापमान पर सटीक आउटपुट स्थिरता के लिए, जोड़े गए फोटोडिटेक्टर या तापमान मुआवजे का उपयोग करने वाले फीडबैक सर्किट की आवश्यकता हो सकती है।

9. व्यावहारिक डिज़ाइन और उपयोग मामला

मामला: एक प्रिंटर में पेपर डिटेक्शन सेंसर डिज़ाइन करना

एक इंजीनियर को एक छोटे प्रिंटर के इनपुट ट्रे में कागज की उपस्थिति का पता लगाने की आवश्यकता है। स्थान अत्यंत सीमित है। वे IR17-21C/TR8 और एक समान पैकेज में मेल खाने वाले फोटोट्रांजिस्टर का चयन करते हैं। घटकों को एक संकीर्ण चैनल के विपरीत पक्षों पर रखा जाता है जिसके माध्यम से कागज गुजरता है। एलईडी को 15mA पर चलाया जाता है (प्रिंटर की 3.3V लॉजिक आपूर्ति से एक उपयुक्त प्रतिरोधक का उपयोग करके) पर्याप्त सिग्नल प्रदान करते हुए बिजली बचाने के लिए। एलईडी का चौड़ा 120-डिग्री व्यूइंग एंगल सुनिश्चित करता है कि मामूली यांत्रिक गलत संरेखण के साथ भी बीम चैनल को पर्याप्त रूप से भर दे। जब कागज मौजूद होता है, तो यह इन्फ्रारेड प्रकाश को अवरुद्ध कर देता है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर के आउटपुट में परिवर्तन होता है, जिसे एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा पढ़ा जाता है। 0805 पैकेज की कम प्रोफ़ाइल सेंसर को पतली तंत्र में एकीकृत करने की अनुमति देती है। डिज़ाइनर रीफ्लो प्रोफाइल दिशानिर्देशों का पालन करता है और यह सुनिश्चित करता है कि पीसीबी लेआउट में सोल्डरिंग के लिए थर्मल रिलीफ पैड शामिल हों।

10. संचालन सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) एक अर्धचालक डायोड है। जब इसके टर्मिनलों पर एक अग्र वोल्टेज लगाया जाता है (एनोड कैथोड के सापेक्ष सकारात्मक), तो इलेक्ट्रॉन PN जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। जैसे ही ये इलेक्ट्रॉन अर्धचालक सामग्री (इस मामले में गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड - GaAlAs) के सक्रिय क्षेत्र में छिद्रों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं, ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश कणों) के रूप में मुक्त होती है। GaAlAs सामग्री की विशिष्ट संरचना उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, जो इस डिवाइस के लिए इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम (940nm) में है। यह तरंगदैर्ध्य मानव आंख के लिए अदृश्य है लेकिन सिलिकॉन-आधारित फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर द्वारा कुशलता से पता लगाया जा सकता है, जो पर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन से टकराने पर एक धारा उत्पन्न करते हैं।

11. उद्योग रुझान और विकास

ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, जिसमें IR घटक शामिल हैं, में रुझान लघुकरण, उच्च दक्षता और एकीकरण की ओर जारी है। स्थान-सीमित अनुप्रयोगों के लिए 0805 (जैसे, 0603, 0402) से छोटे पैकेज अधिक सामान्य होते जा रहे हैं। बेहतर चिप डिज़ाइन और पैकेजिंग सामग्री के माध्यम से छोटे पैकेज से विकिरण तीव्रता और शक्ति आउटपुट बढ़ाने का भी एक प्रयास है। एकीकरण एक और प्रमुख रुझान है, जिसमें एकल पैकेज में संयुक्त एमिटर-डिटेक्टर जोड़े (ऑप्टो-कपलर, रिफ्लेक्टिव सेंसर) असेंबली को सरल बनाते हैं और संरेखण में सुधार करते हैं। इसके अलावा, सख्त पर्यावरणीय नियमों (RoHS, REACH, हैलोजन-मुक्त) का अनुपालन करने वाले घटकों की मांग अब पूरे उद्योग में एक मानक आवश्यकता है, जो लीड-फ्री सोल्डर और एनकैप्सुलेशन यौगिकों में सामग्री विज्ञान नवाचारों को प्रेरित कर रही है।