सामग्री सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार
- 2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ (Ta=25°C)
- 3. Performance Curve Analysis
- 3.1 Forward Current vs. Ambient Temperature Relationship
- 3.2 स्पेक्ट्रम वितरण
- 3.3 पीक एमिशन वेवलेंथ और परिवेश तापमान के बीच संबंध
- 3.4 अग्र वोल्टेज और परिवेश तापमान के बीच संबंध
- 3.5 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और कोणीय विस्थापन संबंध
- 4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
- 4.1 पैकेज आयाम (0603)
- 4.2 ध्रुवीयता पहचान
- 4.3 टेपिंग और रील विनिर्देश
- 5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
- 5.1 नमी संवेदनशीलता और भंडारण
- 5.2 Reflow Soldering Temperature Profile
- 5.3 Manual Soldering and Rework
- 6. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार
- 6.1 दर सीमित करने के उपायों का उपयोग अनिवार्य है।
- 6.2 ताप प्रबंधन
- 6.3 ऑप्टिकल डिज़ाइन
- 6.4 सर्किट सुरक्षा
- 7. तुलना एवं चयन मार्गदर्शन
- 8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
- 8.1 870nm तरंगदैर्ध्य का क्या उपयोग है?
- 8.2 क्या इस LED को सीधे 3.3V या 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चलाया जा सकता है?
- 8.3 तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?
- 8.4 क्या हीट सिंक की आवश्यकता है?
- 9. व्यावहारिक अनुप्रयोग उदाहरण: सरल इन्फ्रारेड प्रॉक्सिमिटी सेंसर
- 10. कार्य सिद्धांत एवं प्रौद्योगिकी रुझान
- 10.1 मूल कार्य सिद्धांत
- 10.2 उद्योग रुझान
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ एक उच्च-प्रदर्शन मिनिएचर सरफेस माउंट इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण कॉम्पैक्ट 0603 पैकेज में निर्मित है और उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जहां स्थान सीमित है और विश्वसनीय इन्फ्रारेड उत्सर्जन की आवश्यकता होती है। इसका प्राथमिक कार्य निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में प्रकाश उत्सर्जित करना है, जिसकी विशिष्ट शिखर तरंगदैर्ध्य 870 नैनोमीटर है, जो सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के साथ इष्टतम मिलान प्रदान करती है। कोर सामग्री AlGaAs (एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड) है, जो अपनी उच्च-दक्षता अवरक्त प्रकाश उत्पादन क्षमता के लिए जानी जाती है।
1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार
该器件为现代电子设计提供了多项关键优势。其微型双端SMD封装支持高密度PCB贴装,并与自动化贴片组装工艺兼容。它设计为兼容红外和汽相回流焊接,便于现代制造流程。该产品符合主要的环境和安全标准,包括RoHS(有害物质限制)、欧盟REACH法规,并且不含卤素(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。这种小尺寸、高性能与合规性的结合,使其成为消费电子、工业传感器和通信设备的理想选择。
मुख्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
- PCB माउंटेड इन्फ्रारेड प्रॉक्सिमिटी और प्रेजेंस सेंसर।
- उच्च विकिरण तीव्रता वाले इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल यूनिट की आवश्यकता है।
- बारकोड स्कैनर और ऑप्टिकल एनकोडर।
- विभिन्न इन्फ्रारेड-आधारित डेटा ट्रांसमिशन और सेंसिंग सिस्टम।
2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
विश्वसनीय सर्किट डिजाइन और LED को उसके सुरक्षित संचालन क्षेत्र (SOA) के भीतर कार्य सुनिश्चित करने के लिए विद्युत और प्रकाशीय पैरामीटर की गहन समझ महत्वपूर्ण है।
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। ये सामान्य संचालन के लिए लागू नहीं होती हैं।
- निरंतर अग्र धारा (IF):65 mA। इस धारा से अधिक, यहाँ तक कि क्षणिक रूप से भी, अर्धचालक जंक्शन के अत्यधिक तापन के कारण विनाशकारी विफलता हो सकती है।
- रिवर्स वोल्टेज (VR):5 V। इस एलईडी का रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज कम है। सर्किट डिज़ाइन को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि एलईडी पर लगने वाला रिवर्स बायस इस मान से अधिक न हो, एसी या द्विदिश सिग्नल वातावरण में आमतौर पर सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है।
- पावर डिसिपेशन (Pc):25°C पर 110 mW है। यह वह अधिकतम शक्ति है जिसे पैकेज ऊष्मा के रूप में अपव्ययित कर सकता है। वास्तविक अनुमत शक्ति परिवेश के तापमान (Ta) में वृद्धि के साथ कम हो जाती है। उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए डीरेटिंग की आवश्यकता होती है।
- तापमान सीमा:कार्य तापमान: -25°C से +85°C; भंडारण तापमान: -40°C से +100°C।
- वेल्डिंग तापमान (Tsol):260°C, अधिकतम 5 सेकंड। यह रिफ्लो वेल्डिंग तापमान प्रोफ़ाइल की सीमा शर्तों को परिभाषित करता है।
2.2 प्रकाशविद्युत विशेषताएँ (Ta=25°C)
ये निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत विशिष्ट प्रदर्शन मापदंड हैं। डिजाइनरों को अपने डिजाइन मार्जिन के आधार पर, विवेक से विशिष्ट या अधिकतम/न्यूनतम मूल्यों का उपयोग करना चाहिए।
- विकिरण तीव्रता (IE):IF=20mA पर, विशिष्ट मान 1.3 mW/sr है। विकिरण तीव्रता प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को मापती है। यह प्राप्ति छोर पर सिग्नल की ताकत निर्धारित करने के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। निर्दिष्ट न्यूनतम मान 1.0 mW/sr है।
- शिखर तरंगदैर्ध्य (λp):विशिष्ट मान 870 nm है, जो 860 nm से 900 nm तक की सीमा में होता है। यह उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में सबसे मजबूत तरंगदैर्ध्य है। इस तरंगदैर्ध्य को रिसीवर (उदाहरण के लिए, सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर जिसकी शिखर संवेदनशीलता ~850-950nm पर है) की शिखर संवेदनशीलता से मिलान करने पर सिस्टम दक्षता को अधिकतम किया जा सकता है।
- स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):विशिष्ट मान 45 nm है। यह उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की पूर्ण चौड़ाई आधी अधिकतम है, जो उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य की सीमा को दर्शाता है।
- अग्र वोल्टेज (VF):IF=20mA पर, विशिष्ट मान 1.35 V है, जो 1.20 V से 1.70 V तक होता है। यह पैरामीटर करंट-सीमित प्रतिरोधक के मान की गणना के लिए महत्वपूर्ण है: R = (Vsupply- VF) / IFइसके परिवर्तन को मजबूत डिज़ाइन में ध्यान में रखा जाना चाहिए।
- रिवर्स करंट (IR):V परR=5V पर, अधिकतम मान 10 µA है।
- दृश्य कोण (2θ1/2):140 डिग्री। यह वह पूर्ण कोण है जब विकिरण की तीव्रता अपने शिखर (अक्षीय) मान से आधी हो जाती है। व्यापक दृश्य कोण उन अनुप्रयोगों के लिए बहुत फायदेमंद है जिन्हें व्यापक कवरेज की आवश्यकता होती है (जैसे प्रॉक्सिमिटी सेंसर)।
3. Performance Curve Analysis
प्रदान की गई विशेषता वक्र उपकरण के विभिन्न परिस्थितियों में व्यवहार को समझने के लिए मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं, जो व्यावहारिक अनुप्रयोग डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
3.1 Forward Current vs. Ambient Temperature Relationship
यह वक्र अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट और परिवेश तापमान के बीच संबंध को दर्शाता है। यह दर्शाता है कि तापमान बढ़ने पर, शक्ति अपव्यय सीमा के भीतर रहने के लिए, फॉरवर्ड करंट में आवश्यक डीरेटिंग की आवश्यकता होती है। अधिकतम कार्यशील तापमान (+85°C) के निकट, अनुमत निरंतर करंट 25°C पर 65mA के पूर्ण अधिकतम रेटेड मान से काफी कम होता है।
3.2 स्पेक्ट्रम वितरण
स्पेक्ट्रम वितरण ग्राफ तरंगदैर्ध्य के साथ सापेक्ष विकिरण शक्ति आउटपुट में परिवर्तन दर्शाता है। यह शिखर तरंगदैर्ध्य (λp) को 870nm के रूप में, और विशिष्ट स्पेक्ट्रम बैंडविड्थ (Δλ) को लगभग 45nm के रूप में पुष्टि करता है। फिल्टरिंग और रिसीवर की स्पेक्ट्रम प्रतिक्रिया के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए इस वक्र का आकार महत्वपूर्ण है।
3.3 पीक एमिशन वेवलेंथ और परिवेश तापमान के बीच संबंध
यह वक्र दर्शाता है कि शिखर तरंगदैर्ध्य में एक धनात्मक तापमान गुणांक है, जिसका अर्थ है कि यह जंक्शन तापमान में वृद्धि के साथ थोड़ा बढ़ जाता है। यह विस्थापन (AlGaAs उपकरणों के लिए, विशिष्ट मान लगभग 0.1-0.3 nm/°C) उन सटीक संवेदन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहां तरंगदैर्ध्य स्थिरता महत्वपूर्ण है।
3.4 अग्र वोल्टेज और परिवेश तापमान के बीच संबंध
अग्र वोल्टेज (VF) का एक ऋणात्मक तापमान गुणांक है; यह तापमान बढ़ने के साथ घटता है। स्थिर धारा ड्राइव सर्किट में इस विशेषता पर विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि यदि एक साधारण श्रृंखला अवरोधक का उपयोग किया जाता है, तो उच्च तापमान पर कम VFयह बिजली की खपत की गणना को थोड़ा प्रभावित कर सकता है।
3.5 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और कोणीय विस्थापन संबंध
यह ध्रुवीय आरेख दृश्य कोण को सहज रूप से परिभाषित करता है (अर्ध-तीव्रता बिंदु पर 140° है)। इस पैकेजिंग शैली के लिए, विकिरण पैटर्न आमतौर पर लैम्बर्टियन या लैम्बर्टियन के करीब होता है, जो विभिन्न कोणों और दूरी पर लक्ष्य सतह की विकिरणता का अनुकरण करने के लिए बहुत उपयोगी है।
4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
4.1 पैकेज आयाम (0603)
यह उपकरण मानक 0603 (1608 मीट्रिक) पैकेज आयामों का अनुपालन करता है: लंबाई लगभग 1.6mm, चौड़ाई लगभग 0.8mm, और ऊंचाई लगभग 0.8mm। विस्तृत आयाम चित्र पैड लेआउट, घटक रूपरेखा और टर्मिनल स्थिति निर्दिष्ट करता है, जब तक कि अन्यथा न कहा गया हो, मानक सहनशीलता ±0.1mm है। विश्वसनीय सोल्डरिंग और यांत्रिक स्थिरता के लिए सही पैड पैटर्न डिज़ाइन महत्वपूर्ण है।
4.2 ध्रुवीयता पहचान
डेटाशीट में एनोड और कैथोड टर्मिनलों को इंगित करने वाला आरेख शामिल है। सही ध्रुवीयता उपकरण के संचालन के लिए आवश्यक है। आमतौर पर, कैथोड को एक खांचे, हरे रंग के संकेतक चिह्न, या टेप और रील पैकेजिंग पर विशिष्ट पैड आकार द्वारा पहचाना जा सकता है।
4.3 टेपिंग और रील विनिर्देश
उत्पाद 8mm चौड़ी एम्बॉस्ड कैरियर टेप के रूप में आपूर्ति किया जाता है, जो 7 इंच व्यास की रील पर लपेटा जाता है। मानक SMD असेंबली उपकरणों के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए कैरियर टेप के आयाम स्पष्ट रूप से परिभाषित हैं। प्रत्येक रील में 4000 टुकड़े होते हैं।
5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
डिवाइस की विश्वसनीयता और प्रदर्शन बनाए रखने के लिए सही संचालन महत्वपूर्ण है।
5.1 नमी संवेदनशीलता और भंडारण
यह उपकरण नमी के प्रति संवेदनशील है। सावधानियों में शामिल हैं:
- उपयोग से पहले नमी अवरोध बैग न खोलें।
- अनओपन बैग को ≤30°C और ≤90% RH पर संग्रहित करें।
- शिपमेंट के एक वर्ष के भीतर उपयोग करें।
- खोलने के बाद, ≤30°C और ≤60% RH की स्थितियों में संग्रहित करें।
- बैग खोलने के 168 घंटे (7 दिन) के भीतर उपयोग करें।
- यदि भंडारण समय सीमा समाप्त हो गई है या डिसिकेंट इंगित करता है कि नमी प्रवेश कर गई है, तो उपयोग से पहले 60 ±5°C पर कम से कम 24 घंटे तक बेक करें।
5.2 Reflow Soldering Temperature Profile
लीड-फ्री रिफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। महत्वपूर्ण पैरामीटर में 260°C का पीक तापमान शामिल है, और 240°C से ऊपर का समय अनुशंसित सीमा (260°C पर अधिकतम 5 सेकंड द्वारा निहित) से अधिक नहीं होना चाहिए। एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन और बॉन्डिंग वायर पर अत्यधिक थर्मल स्ट्रेस से बचने के लिए रिफ्लो सोल्डरिंग दो बार से अधिक नहीं की जानी चाहिए।
5.3 Manual Soldering and Rework
यदि मैनुअल सोल्डरिंग आवश्यक है, तो कृपया 350°C से कम टिप तापमान वाले सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें और प्रत्येक टर्मिनल को 3 सेकंड से अधिक समय तक गर्म न करें। कम शक्ति वाले सोल्डरिंग आयरन (≤25W) का उपयोग करें। प्रत्येक टर्मिनल को सोल्डर करने के बीच 2 सेकंड से अधिक का कूलिंग अंतराल छोड़ें। रिपेयर के लिए, यांत्रिक तनाव से बचने के लिए दो टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए ड्यूल-टिप सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। रिपेयर की व्यवहार्यता और डिवाइस विशेषताओं पर इसके प्रभाव को पहले से सत्यापित किया जाना चाहिए।
6. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार
6.1 दर सीमित करने के उपायों का उपयोग अनिवार्य है।
LED एक करंट-चालित डिवाइस है।एक श्रृंखला करंट-सीमित रोकनेवाला बिल्कुल आवश्यक है।अग्र वोल्टेज (VF) संकीर्ण सीमा, लागू वोल्टेज V से थोड़ा अधिकFफॉरवर्ड करंट (IF) एक बड़ी, संभावित रूप से विनाशकारी वृद्धि। प्रतिरोध मान बिजली आपूर्ति वोल्टेज (Vsupply), आवश्यक अग्र धारा (IF) और अग्र वोल्टेज (VF) का उपयोग करके, सबसे खराब स्थिति के V के तहत गणना की जाती है।F(न्यूनतम मान) यह सुनिश्चित करने के लिए कि धारा डिज़ाइन अधिकतम मान से अधिक न हो।
6.2 ताप प्रबंधन
यद्यपि पैकेज छोटा है, लेकिन बिजली की खपत (110mW तक) ऊष्मा उत्पन्न करेगी। उच्च धारा निरंतर संचालन या उच्च परिवेश तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए, PCB के थर्मल प्रतिरोध पर विचार करने की आवश्यकता है। पैड के चारों ओर पर्याप्त तांबे का क्षेत्रफल (थर्मल पैड) प्रदान करने से ऊष्मा अपव्यय में मदद मिलती है और जंक्शन तापमान कम रहता है, जिससे दीर्घकालिक विश्वसनीयता बढ़ती है और प्रकाश आउटपुट क्षय को रोका जाता है।
6.3 ऑप्टिकल डिज़ाइन
140 डिग्री का व्यूइंग एंगल एक विस्तृत उत्सर्जन रेंज प्रदान करता है। अधिक केंद्रित बीम की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, बाहरी लेंस या रिफ्लेक्टर का उपयोग किया जा सकता है। इसके विपरीत, बहुत विस्तृत क्षेत्र कवरेज की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, इसका मूल कोण पर्याप्त हो सकता है। पारदर्शी लेंस उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जहां उत्सर्जन बिंदु की स्थिति महत्वपूर्ण नहीं है; यदि असेंबली संरेखण के लिए विशिष्ट रंग या विसरण प्रभाव की आवश्यकता है, तो इस पर विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि यह लेंस ये सुविधाएँ प्रदान नहीं करता है।
6.4 सर्किट सुरक्षा
ऐसे वातावरण में जहाँ रिवर्स वोल्टेज ट्रांसिएंट्स संभव हों (जैसे, इंडक्टिव लोड, हॉट-स्वैपिंग), एलईडी के पार एक सुरक्षा डायोड (कैथोड को एनोड से जोड़कर) समानांतर में लगाने पर विचार करें, ताकि किसी भी रिवर्स वोल्टेज को 5V अधिकतम रेटेड मान से नीचे क्लैंप किया जा सके।
7. तुलना एवं चयन मार्गदर्शन
यह उपकरण इन्फ्रारेड एलईडी श्रृंखला का हिस्सा है। प्रदान गाइड से, प्रमुख चयन मानदंड चिप सामग्री (AlGaAs) और लेंस रंग (पारदर्शी) हैं। इन्फ्रारेड एलईडी चुनते समय, इंजीनियरों को प्रमुख मापदंडों की तुलना करनी चाहिए:
- तरंगदैर्ध्य (λp):रिसीवर (फोटोडायोड, फोटोट्रांजिस्टर, या आईसी) की चरम संवेदनशीलता से मेल खाता है। 870nm एक सामान्य मानक है।
- विकिरण तीव्रता (IE):उच्च तीव्रता मजबूत सिग्नल प्रदान करती है, जो अधिक दूरी या कम ड्राइव करंट की अनुमति देती है।
- परिप्रेक्ष्य:संकीर्ण परिप्रेक्ष्य लंबी दूरी और अधिक केंद्रित प्रकाश किरण प्रदान करता है; चौड़ा परिप्रेक्ष्य व्यापक कवरेज प्रदान करता है।
- पैकेज आकार:0603 पैकेजिंग ने मिनिएचराइजेशन डिज़ाइन के लिए बहुत छोटा फुटप्रिंट प्रदान किया है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज:कम VFकम वोल्टेज बैटरी संचालित सर्किट में लाभ प्रदान कर सकता है।
इस विशिष्ट मॉडल की मुख्य विशेषता यह है कि यह मानक 0603 फुटप्रिंट, अपेक्षाकृत उच्च विकिरण तीव्रता और चौड़े देखने के कोण को जोड़ती है, जो सामान्य अवरक्त संवेदन और संचार के लिए उपयुक्त है।
8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)
8.1 870nm तरंगदैर्ध्य का क्या उपयोग है?
870nm निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम से संबंधित है, जो मानव आँखों के लिए अदृश्य है। इसे सस्ते और सामान्य सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर्स द्वारा कुशलता से पता लगाया जा सकता है, जिनकी शिखर संवेदनशीलता लगभग 800-950nm के आसपास होती है। यह इसे सेंसिंग, रिमोट कंट्रोल और ऑप्टो-आइसोलेशन अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाता है।
8.2 क्या इस LED को सीधे 3.3V या 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चलाया जा सकता है?
नहीं.आपको करंट सीमित करने वाला रेसिस्टर अवश्य उपयोग करना चाहिए। उदाहरण के लिए, 3.3V पावर सप्लाई से IF=20mA पर ड्राइव करने के लिए, मान लें कि टाइपिकल VF1.35V है: R = (3.3V - 1.35V) / 0.020A = 97.5Ω। मानक 100Ω रेसिस्टर का उपयोग करें। वर्स्ट-केस VF conditions.
नीचे की धारा अधिकतम मूल्य से अधिक नहीं होनी चाहिए।
8.3 तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?
तापमान बढ़ने के साथ: विकिरण आउटपुट आमतौर पर कम हो जाता है, फॉरवर्ड वोल्टेज कम हो जाता है, और पीक वेवलेंथ थोड़ी बढ़ जाती है। स्थिर संचालन के लिए, ड्राइवर सर्किट डिजाइन करते समय इन परिवर्तनों पर विचार किया जाना चाहिए, खासकर जब पूरे -25°C से +85°C रेंज में काम किया जा रहा हो।
8.4 क्या हीट सिंक की आवश्यकता है?Fकमरे के तापमान पर निरंतर संचालन के लिए, पूर्ण अधिकतम धारा (65mA) पर, बिजली की खपत P = VF* I
≈ 1.35V * 0.065A ≈ 88mW, जो 110mW की रेटेड वैल्यू से कम है। हालांकि, उच्च परिवेश तापमान पर, डेरेटिंग की आवश्यकता होती है। अच्छा PCB थर्मल डिज़ाइन (कॉपर पैड) आमतौर पर पर्याप्त होता है; 0603 पैकेज के लिए, आमतौर पर अलग हीट सिंक की आवश्यकता नहीं होती।
9. व्यावहारिक अनुप्रयोग उदाहरण: सरल इन्फ्रारेड प्रॉक्सिमिटी सेंसर
- एक सामान्य उपयोग का मामला रिफ्लेक्टिव ऑब्जेक्ट सेंसर है। इन्फ्रारेड LED को फोटोट्रांजिस्टर के बगल में रखा जाता है। माइक्रोकंट्रोलर LED को पल्स (उदाहरण के लिए, 20mA) में ड्राइव करता है। प्रकाश निकट की वस्तु से परावर्तित होकर फोटोट्रांजिस्टर द्वारा पता लगाया जाता है, और इसका आउटपुट माइक्रोकंट्रोलर द्वारा पढ़ा जाता है। डिज़ाइन चरण:एलईडी ड्राइव:
- आवश्यक करंट पल्स के साथ एलईडी को चलाने के लिए जीपीआईओ पिन और एनपीएन ट्रांजिस्टर (या मॉस्फेट) तथा श्रृंखला रोकनेवाला का उपयोग करें। पल्स ड्राइव उच्च तात्कालिक करंट (मजबूत सिग्नल के लिए) की अनुमति देता है, जबकि औसत शक्ति कम रखता है।रिसीवर सर्किट:
- फोटोट्रांजिस्टर को एक कॉमन-एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में जोड़ा गया है, जिसमें वोल्टेज आउटपुट उत्पन्न करने के लिए एक पुल-अप रेसिस्टर है। कलेक्टर रेसिस्टर का मान संवेदनशीलता और प्रतिक्रिया गति निर्धारित करता है।प्रकाशिक विचार:
- PCB पर LED और फोटोट्रांजिस्टर के बीच एक छोटा बैरियर प्रत्यक्ष क्रॉसटॉक को कम करने में मदद करता है। LED का 140° चौड़ा व्यूइंग एंगल सेंसर के सामने के व्यापक क्षेत्र को प्रकाशित करने में सहायता करता है।सिग्नल प्रोसेसिंग:
माइक्रोकंट्रोलर परिवेशी प्रकाश व्यवधान को दबाने के लिए सिंक्रोनस डिटेक्शन (केवल एलईडी पल्स के दौरान रिसीवर को पढ़ना) का उपयोग कर सकता है।
10. कार्य सिद्धांत एवं प्रौद्योगिकी रुझान
10.1 मूल कार्य सिद्धांत
एक इन्फ्रारेड LED एक अर्धचालक p-n जंक्शन डायोड है। जब फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल सक्रिय क्षेत्र (AlGaAs से निर्मित) में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया ऊर्जा को फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त करती है। AlGaAs सामग्री की विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, इस मामले में 870nm इन्फ्रारेड रेंज में। पारदर्शी एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन चिप की रक्षा करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, और उत्सर्जन पैटर्न को आकार देने के लिए लेंस के रूप में कार्य करता है।
10.2 उद्योग रुझान
LED विनिर्देशन शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
एक, प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य संकेतक
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| प्रकाश दक्षता (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्सर्जित प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी ही अधिक ऊर्जा दक्षता। | सीधे तौर पर प्रकाश साधन की ऊर्जा दक्षता श्रेणी और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| Luminous Flux (प्रकाश प्रवाह) | lm (lumen) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आम बोलचाल में "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि लैंप पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| प्रकाशन कोण (Viewing Angle) | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश की तीव्रता आधी हो जाती है, प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Color Temperature (CCT) | K (केल्विन), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा, कम मान पीला/गर्म, उच्च मान सफेद/ठंडा। | प्रकाश व्यवस्था का माहौल और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| कलर रेंडरिंग इंडेक्स (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तु के वास्तविक रंग को पुन: प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंग की वास्तविकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों में प्रयुक्त। |
| Color Tolerance (SDCM) | MacAdam Ellipse Steps, e.g., "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; a smaller step number indicates higher color consistency. | एक ही बैच के दीपकों के रंग में कोई अंतर न हो, यह सुनिश्चित करना। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (nanometer), jaise 620nm (laal) | Rang-birange LED ke rangon se sambandhit tarang lambai ke maan. | Laal, peela, hara aadi ek rang wale LED ke vishisht rang ka nirnay karna. |
| स्पेक्ट्रम वितरण (Spectral Distribution) | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण प्रदर्शित करता है। | रंग प्रतिपादन और रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन ध्यान देने योग्य बातें |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (Forward Voltage) | Vf | LED को प्रकाशित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड" जैसा। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥ Vf होना चाहिए, कई LED श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| Forward Current (Forward Current) | If | एलईडी को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक धारा मान। | आमतौर पर स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग किया जाता है, धारा चमक और जीवनकाल निर्धारित करती है। |
| अधिकतम पल्स धारा (Pulse Current) | Ifp | अल्प समय में सहन करने योग्य चरम धारा, डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग की जाती है। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति हो सकती है। |
| Reverse Voltage | Vr | LED द्वारा सहन की जा सकने वाली अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, जिससे अधिक होने पर यह ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से सुरक्षा आवश्यक है। |
| Thermal Resistance | Rth(°C/W) | चिप से सोल्डर पॉइंट तक गर्मी के प्रवाह का प्रतिरोध, कम मान बेहतर हीट डिसिपेशन दर्शाता है। | उच्च थर्मल प्रतिरोध के लिए मजबूत हीट सिंक डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इम्युनिटी (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | स्थैतिक बिजली प्रतिरोध क्षमता, मान जितना अधिक होगा, स्थैतिक बिजली से क्षतिग्रस्त होने की संभावना उतनी ही कम होगी। | उत्पादन में एंटीस्टैटिक उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप के अंदर का वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान से ल्यूमेन ह्रास और रंग विस्थापन होता है। |
| ल्यूमेन ह्रास (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | LED के "उपयोगी जीवन" को सीधे परिभाषित करता है। |
| ल्यूमेन मेंटेनेंस (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष रोशनी का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| Color Shift | Δu′v′ या मैकएडम एलिप्स | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| थर्मल एजिंग (Thermal Aging) | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण पैकेजिंग सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
चार, पैकेजिंग और सामग्री।
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिकी, ऊष्मा इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC उच्च ताप सहनशीलता, कम लागत; सिरेमिक उत्कृष्ट ताप अपव्यय, लंबी आयु। |
| चिप संरचना | सीधी स्थापना, उलटी स्थापना (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था विधि। | Flip Chip में बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता होती है, जो उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | नीले प्रकाश चिप पर लगाया जाता है, जिसका कुछ भाग पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित होकर सफेद प्रकाश बनाता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | प्लानर, माइक्रोलेंस, टोटल इंटरनल रिफ्लेक्शन | एनकैप्सुलेशन सतह की प्रकाशीय संरचना, प्रकाश वितरण को नियंत्रित करती है। | प्रकाश कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करें। |
5. गुणवत्ता नियंत्रण और ग्रेडिंग
| शब्दावली | ग्रेडिंग सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स बिनिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहित करें, प्रत्येक समूह का न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होता है। | यह सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | Forward voltage range ke anusaar vargikrit karen. | Driver power supply ke saath anukoolan ko aasaan banane aur system ki prashashtata badhane ke liye. |
| Rang ke aadhaar par vargikaran | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकरण करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग बहुत ही सीमित सीमा के भीतर आते हैं। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश साधन के भीतर रंग असमानता से बचें। |
| रंग तापमान श्रेणीकरण | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक समूह के संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना। |
छह, परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | मानक/परीक्षण | सामान्य व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | लुमेन रखरखाव परीक्षण | स्थिर तापमान पर लंबे समय तक जलाकर, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड करें। | एलईडी जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयुक्त)। |
| TM-21 | जीवन प्रक्षेपण मानक | LM-80 डेटा के आधार पर वास्तविक उपयोग की स्थितियों में जीवन का अनुमान लगाना। | वैज्ञानिक जीवनकाल पूर्वानुमान प्रदान करें। |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Optical, electrical, and thermal testing methods are covered. | Industry-recognized testing basis. |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | यह सुनिश्चित करना कि उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) न हों। | अंतर्राष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | आमतौर पर सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |