HSDL-4251 IR एमिटर डेटाशीट - 870nm तरंगदैर्ध्य - 100mA फॉरवर्ड करंट - 190mW पावर डिसिपेशन - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

HSDL-4251 एक डिस्क्रीट इन्फ्रारेड एमिटर घटक है जिसे हाई-स्पीड अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह 870 नैनोमीटर (nm) की चरम तरंगदैर्ध्य पर इन्फ्रारेड प्रकाश उत्पन्न करने के लिए AlGaAs (एल्युमीनियम गैलियम आर्सेनाइड) एलईडी तकनीक का उपयोग करता है। यह उपकरण अपनी तेज़ स्विचिंग क्षमता, जिसका सामान्य राइज़ और फॉल टाइम 40 नैनोसेकंड (ns) है, के लिए जाना जाता है, जो इसे डेटा ट्रांसमिशन और संचार प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है। पैकेज स्पष्ट और पारदर्शी है, जो कुशल प्रकाश उत्सर्जन की अनुमति देता है। यह एक लीड-मुक्त उत्पाद है जो RoHS (रिस्ट्रिक्शन ऑफ़ हैज़र्डस सब्सटेंस) निर्देशों का अनुपालन करता है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाज़ार

HSDL-4251 के प्राथमिक लाभों में इसका हाई-स्पीड प्रदर्शन, विश्वसनीय AlGaAs निर्माण और स्पष्ट पैकेज डिज़ाइन शामिल है। इसकी मुख्य विशेषताएं इसे उन बाज़ारों में उपयोग के लिए स्थित करती हैं जिन्हें सटीक और तीव्र इन्फ्रारेड सिग्नलिंग की आवश्यकता होती है। लक्षित अनुप्रयोग विविध हैं, जो उपभोक्ता और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स दोनों को कवर करते हैं जहाँ इन्फ्रारेड कार्यक्षमता महत्वपूर्ण है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

यह खंड HSDL-4251 इन्फ्रारेड एमिटर के लिए निर्दिष्ट प्रमुख विद्युत, प्रकाशीय और तापीय पैरामीटरों का विस्तृत, वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करता है।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। ये रेटिंग्स 25°C के परिवेश तापमान (TA) पर निर्दिष्ट हैं।

• निरंतर फॉरवर्ड करंट (IFDC):अधिकतम 100 mA। यह वह उच्चतम DC करंट है जिसे लगातार लगाया जा सकता है।
• पीक फॉरवर्ड करंट (IFPK):अधिकतम 500 mA। यह उच्च करंट केवल 20% ड्यूटी साइकिल और 100 माइक्रोसेकंड (µs) की पल्स चौड़ाई वाली पल्स्ड स्थितियों में अनुमेय है।
• पावर डिसिपेशन (PDISS):अधिकतम 190 mW। यह वह कुल शक्ति है जिसे उपकरण क्षय कर सकता है, जिसकी गणना फॉरवर्ड वोल्टेज को फॉरवर्ड करंट से गुणा करके, और किसी भी अतिरिक्त हानि को जोड़कर की जाती है।
• रिवर्स वोल्टेज (VR):अधिकतम 5 V। इससे अधिक रिवर्स वोल्टेज लगाने से एलईडी जंक्शन टूट सकता है।
• ऑपरेटिंग तापमान (TO):-40°C से +85°C। उपकरण इस परिवेश तापमान सीमा के भीतर कार्य करने की गारंटी है।
• स्टोरेज तापमान (TS):-40°C से +100°C।
• जंक्शन तापमान (TJ):अधिकतम 110°C। अर्धचालक डाई का तापमान स्वयं इस सीमा से अधिक नहीं होना चाहिए।
• लीड सोल्डरिंग तापमान:5 सेकंड के लिए 260°C, पैकेज बॉडी से 1.6mm दूर मापा गया।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएं

विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएं सामान्य या गारंटीकृत प्रदर्शन पैरामीटर हैं जिन्हें TA=25°C पर निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत मापा जाता है।

• रेडिएंट ऑन-एक्सिस इंटेंसिटी (IE):56 से 168 mW/sr, जब IF=100mA पर चलाया जाता है तो सामान्य मान 100 mW/sr होता है। यह बीम की केंद्रीय अक्ष के साथ प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित प्रकाशीय शक्ति को मापता है।
• पीक एमिशन तरंगदैर्ध्य (λPeak):जब IF=50mA हो तो सामान्यतः 870 nm। यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर उत्सर्जित प्रकाशीय शक्ति सबसे अधिक होती है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ):सामान्यतः 45 nm। यह स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को इंगित करता है, विशेष रूप से उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की चौड़ाई उसकी अधिकतम शक्ति के आधे पर।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf):फॉरवर्ड करंट के आधार पर 1.4V से 1.9V तक होता है। IF=20mA पर, Vf 1.4V से 1.6V होता है। IF=100mA पर, Vf 1.5V से 1.9V होता है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज तापमान गुणांक (△V/△T):सामान्यतः -1.44 mV/°C। तापमान बढ़ने पर फॉरवर्ड वोल्टेज कम हो जाता है।
• व्यूइंग एंगल (2θ1/2):सामान्यतः 30 डिग्री। यह वह पूर्ण कोण है जिस पर रेडिएंट इंटेंसिटी अपने ऑन-एक्सिस मान के आधे तक गिर जाती है।
• रेडिएंट इंटेंसिटी तापमान गुणांक (△IE/△T):सामान्यतः -0.43 %/°C। तापमान बढ़ने पर प्रकाशीय आउटपुट शक्ति कम हो जाती है।
• पीक तरंगदैर्ध्य तापमान गुणांक (△λ/△T):सामान्यतः +0.22 nm/°C। चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य तापमान के साथ थोड़ा बढ़ जाता है।
• ऑप्टिकल राइज़/फॉल टाइम (Tr/Tf):सामान्यतः 40 ns। पल्स्ड स्थितियों (IFDC=500mA, Duty=20%, Pulse Width=125ns) के तहत प्रकाशीय आउटपुट के 10% से 90% तक मापा गया।
• सीरीज़ रेज़िस्टेंस (RS):सामान्यतः 2.5 ओम। एलईडी चिप और बॉन्ड वायर्स का आंतरिक प्रतिरोध।
• डायोड कैपेसिटेंस (CO):सामान्यतः 75 pF। 0V रिवर्स बायस और 1 MHz आवृत्ति पर मापा गया।
• थर्मल रेज़िस्टेंस (RθJA):सामान्यतः 300 °C/W। यह जंक्शन-टू-एम्बिएंट थर्मल रेज़िस्टेंस है, जो इंगित करता है कि अर्धचालक जंक्शन से आसपास के वातावरण में गर्मी कितनी प्रभावी ढंग से स्थानांतरित होती है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट सामान्य विशेषता वक्रों का संदर्भ देती है जो डिज़ाइन के लिए आवश्यक हैं। हालाँकि विशिष्ट ग्राफ़ पाठ में पुनर्निर्मित नहीं किए गए हैं, लेकिन उनके निहितार्थों का विश्लेषण नीचे किया गया है।

3.1 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V वक्र)

HSDL-4251 जैसे इन्फ्रारेड एमिटर के लिए I-V वक्र अरेखीय होता है, जो एक मानक डायोड के समान है। फॉरवर्ड वोल्टेज कम स्तरों पर करंट के साथ लघुगणकीय संबंध प्रदर्शित करता है और सीरीज़ रेज़िस्टेंस (RS) के कारण उच्च करंट पर अधिक रैखिक हो जाता है। डिज़ाइनर स्थिर संचालन सुनिश्चित करने और थर्मल रनवे को रोकने के लिए उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेज़िस्टर्स का चयन करने के लिए इस वक्र का उपयोग करते हैं।

3.2 रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट

यह वक्र दर्शाता है कि प्रकाशीय आउटपुट (रेडिएंट इंटेंसिटी) सामान्य ऑपरेटिंग रेंज में फॉरवर्ड करंट के लगभग आनुपातिक है। हालाँकि, बहुत अधिक करंट पर, बढ़ी हुई गर्मी उत्पन्न होने के कारण दक्षता गिर सकती है। पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स खंड में संदर्भित डीरेटिंग ग्राफ़ जंक्शन तापमान को 110°C से नीचे रखने के लिए उन्नत परिवेश तापमान पर अधिकतम अनुमेय करंट निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

3.3 तापमान निर्भरता

निर्दिष्ट तापमान गुणांक (Vf, IE, और λPeak के लिए) डिज़ाइनरों को ऑपरेटिंग तापमान सीमा पर प्रदर्शन परिवर्तनों की भविष्यवाणी और क्षतिपूर्ति करने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, गर्म वातावरण में काम करने के लिए डिज़ाइन की गई प्रणालियों में तापमान के साथ रेडिएंट इंटेंसिटी में कमी को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

4. यांत्रिक और पैकेज जानकारी

4.1 आउटलाइन आयाम और सहनशीलता

उपकरण एक मानक थ्रू-होल एलईडी पैकेज है। डेटाशीट से प्रमुख आयामी नोट्स में शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में हैं (इंच कोष्ठक में)।
• जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, ±0.25mm (±0.010\") की एक मानक सहनशीलता लागू होती है।
• फ्लैंज के नीचे रेजिन का अधिकतम प्रोट्रूज़न 1.5mm (0.059\") है।
• लीड स्पेसिंग उस बिंदु पर मापी जाती है जहाँ लीड्स पैकेज बॉडी से बाहर निकलती हैं।

पीसीबी पर सटीक प्लेसमेंट और फुटप्रिंट डिज़ाइन के लिए डिज़ाइनरों को मूल डेटाशीट में विस्तृत यांत्रिक ड्राइंग का संदर्भ लेना चाहिए।

4.2 पोलैरिटी पहचान

थ्रू-होल एलईडी के लिए, एनोड (धनात्मक) लीड आमतौर पर कैथोड (ऋणात्मक) लीड से लंबी होती है। कैथोड की पहचान प्लास्टिक लेंस पर एक सपाट स्थान या पैकेज के फ्लैंज पर एक खांचे से भी की जा सकती है। उपकरण संचालन के लिए सही पोलैरिटी आवश्यक है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

विश्वसनीयता बनाए रखने और एलईडी को क्षति से बचाने के लिए उचित हैंडलिंग महत्वपूर्ण है।

5.1 भंडारण स्थितियाँ

एलईडी को 30°C और 70% सापेक्ष आर्द्रता से अधिक नहीं के वातावरण में संग्रहीत किया जाना चाहिए। यदि उन्हें उनकी मूल नमी-अवरोधक पैकेजिंग से निकाला जाता है, तो उन्हें तीन महीने के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए। मूल बैग के बाहर लंबे समय तक भंडारण के लिए, डिसिकेंट के साथ एक सील कंटेनर या नाइट्रोजन-भरे डिसिकेटर का उपयोग करें।

5.2 सफाई

यदि सफाई आवश्यक है, तो आइसोप्रोपाइल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स का उपयोग करें। कठोर रसायनों से बचना चाहिए।

5.3 लीड फॉर्मिंग

लीड्स को एलईडी लेंस के आधार से कम से कम 3mm दूर एक बिंदु पर मोड़ें। पैकेज बॉडी को फुलक्रम के रूप में उपयोग न करें। लीड फॉर्मिंग कमरे के तापमान पर और सोल्डरिंग प्रक्रिया से पहले की जानी चाहिए। यांत्रिक तनाव से बचने के लिए पीसीबी असेंबली के दौरान न्यूनतम बल लगाएं।

5.4 सोल्डरिंग प्रक्रिया

महत्वपूर्ण:लेंस को सोल्डर में डुबोएं नहीं। जब एलईडी गर्म हो तो लीड्स पर तनाव लगाने से बचें।

• सोल्डरिंग आयरन:अधिकतम तापमान 350°C। प्रति लीड अधिकतम सोल्डरिंग समय 5 सेकंड। आयरन को एपॉक्सी लेंस के आधार से 1.6mm से अधिक निकट न रखें।
• वेव सोल्डरिंग:अधिकतम प्रीहीट तापमान 60 सेकंड तक के लिए 100°C। अधिकतम सोल्डर वेव तापमान 5 सेकंड तक के लिए 260°C। उपकरण को एपॉक्सी लेंस के आधार से 1.6mm से नीचे नहीं डुबोया जाना चाहिए।
• रीफ्लो सोल्डरिंग:डेटाशीट स्पष्ट रूप से बताती है कि IR रीफ्लो इस थ्रू-होल प्रकार के एलईडी उत्पाद के लिए उपयुक्त नहीं है।

अत्यधिक तापमान या समय लेंस को विकृत कर सकता है या विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है।

6. अनुप्रयोग डिज़ाइन विचार

6.1 ड्राइव सर्किट डिज़ाइन

एलईडी करंट-संचालित उपकरण हैं। समानांतर में कई एलईडी चलाते समय एक समान चमक सुनिश्चित करने के लिए, प्रत्येक एलईडी के साथ श्रृंखला में एक अलग करंट-लिमिटिंग रेज़िस्टर (सर्किट मॉडल A) का उपयोग करने की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है। कई समानांतर एलईडी के लिए एक ही रेज़िस्टर (सर्किट मॉडल B) का उपयोग करने की सिफारिश नहीं की जाती है क्योंकि व्यक्तिगत उपकरणों के फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) में भिन्नता के कारण, जिससे करंट और परिणामस्वरूप चमक में महत्वपूर्ण अंतर हो सकता है।

6.2 इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा

HSDL-4251 इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील है। हैंडलिंग और असेंबली के दौरान एक व्यापक ESD नियंत्रण कार्यक्रम आवश्यक है:

• कर्मियों को ग्राउंडेड कलाई पट्टियाँ या एंटी-स्टैटिक दस्ताने पहनने चाहिए।
• सभी उपकरण, कार्यस्थल और भंडारण रैक ठीक से ग्राउंडेड होने चाहिए।
• प्लास्टिक लेंस पर जमा हो सकने वाले स्थैतिक आवेश को बेअसर करने के लिए आयनकारकों का उपयोग करें।
• ESD-संरक्षित क्षेत्रों में काम करने वाले कर्मियों के लिए नियमित जाँच और प्रशिक्षण लागू करें।

6.3 थर्मल प्रबंधन

300°C/W के थर्मल रेज़िस्टेंस (RθJA) के साथ, सावधानीपूर्वक थर्मल डिज़ाइन की आवश्यकता है, विशेष रूप से उच्च करंट पर या गर्म वातावरण में काम करते समय। पावर डिसिपेशन (PD = Vf * IF) जंक्शन पर गर्मी उत्पन्न करता है। डीरेटिंग जानकारी का उपयोग करते हुए, डिज़ाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि जंक्शन तापमान (TJ) 110°C से अधिक न हो। पीसीबी पर पर्याप्त स्पेसिंग और संभवतः एयरफ्लो तापमान प्रबंधन में मदद कर सकते हैं।

7. विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

इसकी विशिष्टताओं के आधार पर, HSDL-4251 निम्नलिखित के लिए उपयुक्त है:

• हाई-स्पीड इन्फ्रारेड डेटा लिंक:IR LAN, मॉडेम और डोंगल जिन्हें 40ns प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है।
• औद्योगिक उपकरण:सेंसर, एनकोडर और सेफ्टी कर्टन जहाँ विश्वसनीय IR बीम की आवश्यकता होती है।
• पोर्टेबल उपकरण:चिकित्सा उपकरण, हैंडहेल्ड स्कैनर या माप उपकरण।
• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स:इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल और ऑप्टिकल पॉइंटिंग डिवाइस (जैसे, ऑप्टिकल माउस)।

8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)

8.1 पीक तरंगदैर्ध्य और डॉमिनेंट तरंगदैर्ध्य में क्या अंतर है?

पीक तरंगदैर्ध्य (λPeak) उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के उच्चतम बिंदु पर तरंगदैर्ध्य है। डॉमिनेंट तरंगदैर्ध्य माने गए रंग से संबंधित है और दृश्यमान एलईडी के लिए अधिक प्रासंगिक है। HSDL-4251 जैसे इन्फ्रारेड एमिटर के लिए, पीक तरंगदैर्ध्य मानक विशिष्टता है।

8.2 क्या मैं इस एलईडी को सीधे माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?

नहीं। एक माइक्रोकंट्रोलर पिन आमतौर पर 100mA लगातार सोर्स नहीं कर सकता। आपको ड्राइव विधि खंड में वर्णित के अनुसार माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित एक ड्राइवर सर्किट (जैसे, एक ट्रांजिस्टर) का उपयोग करना चाहिए, साथ ही एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेज़िस्टर का भी।

8.3 आवश्यक श्रृंखला रेज़िस्टर मान की गणना कैसे करूँ?

ओम के नियम का उपयोग करें: R = (Vsupply - Vf_LED) / I_desired। उदाहरण के लिए, 5V आपूर्ति, 50mA का वांछित करंट, और उस करंट पर 1.5V के सामान्य Vf के साथ: R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 ओम। करंट को सीमित करने के लिए एक रूढ़िवादी डिज़ाइन के लिए हमेशा डेटाशीट से अधिकतम Vf का उपयोग करें।

8.4 व्यूइंग एंगल महत्वपूर्ण क्यों है?

व्यूइंग एंगल बीम के प्रसार को परिभाषित करता है। 30-डिग्री का कोण मध्यम रूप से केंद्रित होता है। यह एमिटर को डिटेक्टर के साथ संरेखित करने के लिए महत्वपूर्ण है। निकटता संवेदन के लिए एक व्यापक कोण बेहतर हो सकता है, जबकि लंबी दूरी, निर्देशित संचार के लिए एक संकीर्ण कोण बेहतर होता है।

9. तकनीकी परिचय और संचालन सिद्धांत

HSDL-4251 एक अर्धचालक प्रकाश स्रोत है। जब इसके टर्मिनलों पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल AlGaAs अर्धचालक सामग्री के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। AlGaAs परतों की विशिष्ट संरचना बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो सीधे उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य से मेल खाती है—इस मामले में, इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में 870nm। स्पष्ट एपॉक्सी पैकेज एक लेंस के रूप में कार्य करता है, आउटपुट बीम को निर्दिष्ट व्यूइंग एंगल में आकार देता है और अर्धचालक चिप के लिए यांत्रिक और पर्यावरणीय सुरक्षा प्रदान करता है।