विषय सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ
- 3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 3.1 स्पेक्ट्रम वितरण
- 3.2 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमान
- 3.3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज
- 3.3 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान एवं फॉरवर्ड करंट
- 3.4 विकिरण पैटर्न
- 4. यांत्रिक एवं पैकेज सूचना
- 4.1 पैकेज आयाम
- 4.2 ध्रुवता पहचान
- 5. सोल्डरिंग एवं असेंबली दिशानिर्देश
- 6. अनुप्रयोग सुझाव
- 6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- 6.2 डिज़ाइन विचार
- 7. तकनीकी तुलना एवं विभेदन
- 8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)
- 9. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी
- 10. संचालन सिद्धांत परिचय
- 11. प्रौद्योगिकी रुझान
1. उत्पाद अवलोकन
LTE-4238 एक उच्च-शक्ति इन्फ्रारेड (IR) प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) है, जिसे विश्वसनीय और तीव्र इन्फ्रारेड प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका प्राथमिक कार्य 880 नैनोमीटर की शिखर तरंगदैर्ध्य पर गैर-दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करना है, जो इसे संवेदन, रिमोट कंट्रोल और प्रकाशीय स्विचिंग प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है। एक प्रमुख विशेषता विशिष्ट श्रृंखला के फोटोट्रांजिस्टर के साथ इसकी यांत्रिक और स्पेक्ट्रम मिलान है, जो सटीक सिग्नल संचरण के लिए रिसीवर-एमिटर जोड़े में इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करती है।
2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
उपकरण की दीर्घायु और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए इसे सख्त पर्यावरणीय और विद्युत सीमाओं के भीतर संचालन के लिए रेट किया गया है। अधिकतम निरंतर फॉरवर्ड करंट 100 mA है, जबकि पल्स्ड स्थितियों (300 pps, 10 µs पल्स चौड़ाई) में शिखर फॉरवर्ड करंट क्षमता 2 A है। 25°C के परिवेश तापमान (T_a) पर अधिकतम पावर डिसिपेशन 150 mW है। संचालन तापमान सीमा -40°C से +85°C तक है, जबकि भंडारण सीमा -55°C से +100°C तक विस्तृत है। उपकरण 5 V तक के रिवर्स वोल्टेज को सहन कर सकता है। असेंबली के लिए, लीड्स को 260°C पर अधिकतम 5 सेकंड की अवधि के लिए सोल्डर किया जा सकता है, जिसे पैकेज बॉडी से 1.6mm दूरी पर मापा जाता है।A2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ
मुख्य प्रदर्शन पैरामीटर T_a=25°C और 20 mA के फॉरवर्ड करंट (I_F) पर निर्दिष्ट किए गए हैं। विकिरण तीव्रता (I_e) आम तौर पर 4.81 mW/sr है, जो प्रति ठोस कोण प्रकाशीय शक्ति आउटपुट को दर्शाती है। एपर्चर विकिरण आपतन (E_e) 0.64 mW/cm² है। फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) आम तौर पर 1.3V से 1.8V के बीच होता है। स्पेक्ट्रम विशेषताएँ 880 nm की शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_Peak) और 50 nm के स्पेक्ट्रम अर्ध-चौड़ाई (Δλ) द्वारा परिभाषित की जाती हैं, जो उत्सर्जित प्रकाश बैंड की संकीर्णता को परिभाषित करती हैं। 5V के रिवर्स वोल्टेज (V_R) पर रिवर्स करंट (I_R) अधिकतम 100 µA है। दृश्य कोण (2θ_1/2) 20 डिग्री है, जो उत्सर्जित विकिरण के कोणीय प्रसार का वर्णन करता है जहाँ तीव्रता इसके शिखर मान से आधी हो जाती है।
3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषणAडेटाशीट विभिन्न परिस्थितियों में उपकरण के व्यवहार को दर्शाने वाले कई ग्राफ प्रदान करती है।F3.1 स्पेक्ट्रम वितरणEचित्र 1 तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण तीव्रता दर्शाता है। वक्र 880 nm पर केंद्रित है जिसकी विशिष्ट अर्ध-चौड़ाई 50 nm है, जो फिल्टरिंग और सटीक पहचान के लिए उपयुक्त IR आउटपुट की एकवर्णी प्रकृति की पुष्टि करता है।e3.2 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमानFचित्र 2 परिवेश तापमान बढ़ने के साथ अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड करंट के डीरेटिंग को दर्शाता है। यह ग्राफ थर्मल प्रबंधन डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है, जो यह सुनिश्चित करता है कि उपकरण सभी पर्यावरणीय परिस्थितियों में अपने सुरक्षित संचालन क्षेत्र (SOA) के भीतर कार्य करे।3.3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेजचित्र 3 डायोड की IV (करंट-वोल्टेज) विशेषता को दर्शाता है। यह अरेखीय संबंध ड्राइविंग सर्किटरी डिज़ाइन करने, एक विशिष्ट संचालन करंट प्राप्त करने के लिए आवश्यक वोल्टेज निर्धारित करने के लिए आवश्यक है।R3.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान एवं फॉरवर्ड करंटR) of 5V. The viewing angle (2θ/2) is 20 degrees, describing the angular spread of the emitted radiation where intensity falls to half its peak value.
. Performance Curve Analysis
The datasheet provides several graphs illustrating device behavior under varying conditions.
.1 Spectral Distribution
Figure 1 shows the relative radiant intensity as a function of wavelength. The curve is centered at 880 nm with a typical half-width of 50 nm, confirming the monochromatic nature of the IR output suitable for filtering and precise detection.
.2 Forward Current vs. Ambient Temperature
Figure 2 depicts the derating of the maximum allowable forward current as ambient temperature increases. This graph is critical for thermal management design, ensuring the device operates within its safe operating area (SOA) under all environmental conditions.
.3 Forward Current vs. Forward Voltage
Figure 3 illustrates the IV (current-voltage) characteristic of the diode. This non-linear relationship is essential for designing the driving circuitry, determining the required voltage to achieve a specific operating current.
.4 Relative Radiant Intensity vs. Ambient Temperature & Forward Current
Figures 4 and 5 show how the optical output power changes with temperature and drive current. Output typically decreases with rising temperature (Figure 4) and increases super-linearly with forward current (Figure 5), highlighting the trade-offs between output, efficiency, and thermal load.
.5 Radiation Pattern
Figure 6 is a polar diagram showing the spatial distribution of emitted light. The 20-degree viewing angle is confirmed, showing a beam profile that is relatively focused, which is advantageous for directed illumination applications.
. Mechanical & Package Information
.1 Package Dimensions
The device uses a standard LED package with a flange. Key dimensions include the body size, lead spacing, and protrusion limits. All dimensions are provided in millimeters with a standard tolerance of ±0.25mm unless otherwise specified. The lead spacing is measured at the point where the leads exit the package body. A maximum resin protrusion under the flange of 1.0mm is allowed. Engineers must refer to the detailed mechanical drawing (implied in the PDF) for precise placement and footprint design on printed circuit boards (PCBs).
.2 Polarity Identification
Standard LED polarity conventions apply, typically indicated by a flat side on the package or by leads of different lengths (anode longer than cathode). The specific marking must be verified from the package drawing to ensure correct orientation during assembly, preventing reverse bias damage.
. Soldering & Assembly Guidelines
The absolute maximum rating for lead soldering temperature is 260°C for 5 seconds, measured 1.6mm (0.063") from the package body. This rating is compatible with standard lead-free reflow soldering profiles (e.g., IPC/JEDEC J-STD-020). It is crucial to adhere to this limit to prevent thermal damage to the internal semiconductor die, wire bonds, or the epoxy lens material. Preheating is recommended to minimize thermal shock. Devices should be stored in a dry, controlled environment as per moisture sensitivity level (MSL) guidelines, which should be obtained from the manufacturer's handling instructions.
. Application Suggestions
.1 Typical Application Scenarios
This IR emitter is ideal for applications including: optical encoders and position sensors, infrared remote control transmitters, object detection and proximity sensing, industrial automation light curtains, and optical data transmission links. Its matching to specific phototransistors makes it particularly valuable in reflective or transmissive optocoupler designs where alignment and spectral response are critical.
.2 Design Considerations
Drive Circuitry:A current-limiting resistor is mandatory when driving with a voltage source to set the desired IFand prevent thermal runaway. The resistor value is calculated using R = (Vsupply- VF) / IF. For pulsed operation at high peak currents (up to 2A), a transistor switch (e.g., MOSFET) driven by a pulse generator is required.
Thermal Management:The 150 mW power dissipation limit must be respected. At high ambient temperatures or high continuous currents, the junction temperature will rise, potentially reducing output intensity and device lifespan. Proper PCB layout with adequate copper area for heat sinking may be necessary.
Optical Design:The 20-degree viewing angle provides a focused beam. For wider coverage, a diffuser lens may be needed. For maximum coupling efficiency with a matched photodetector, ensure proper mechanical alignment and consider potential sources of ambient IR noise (sunlight, incandescent bulbs).
. Technical Comparison & Differentiation
The LTE-4238's primary differentiation lies in itshigh radiant intensity (4.81 mW/sr typical)and itsspecific selection for matched performance with companion phototransistors. Compared to generic IR LEDs, this preselection ensures tighter tolerances in paired optoelectronic systems, leading to more consistent sensitivity, lower cross-talk, and improved signal-to-noise ratio. The 880 nm wavelength is a common standard, offering a good balance between silicon photodetector sensitivity and lower visibility compared to 940 nm sources.
. Frequently Asked Questions (FAQs)
Q: What is the purpose of the peak forward current rating (2A) if the continuous current is only 100mA?
A: The peak rating allows for very short, high-current pulses. This is essential for applications like remote controls or data transmission where high instantaneous optical power is needed for range or speed, but the average power (and heat) remains low.
Q: How does ambient temperature affect performance?
A: As temperature increases, the forward voltage typically decreases slightly, the radiant output decreases (as shown in Fig. 4), and the maximum allowable continuous current must be derated (Fig. 2). Design must account for these variations.
Q: Can I drive this LED directly from a microcontroller GPIO pin?
A: Possibly, but with caution. A GPIO pin might source 20-50mA. You must use a series resistor to limit the current to the desired IF(e.g., 20mA) and ensure the total current does not exceed the microcontroller's pin and package limits. For higher currents or pulses, an external driver transistor is required.
Q: What does "spectrally matched" mean?
A: It means the emission spectrum of this IR LED is optimized to align with the peak spectral sensitivity of its paired phototransistor. This maximizes the detected signal strength for a given emitted power.
. Practical Design Case Study
Scenario: Designing a Proximity Sensor.The goal is to detect an object within 10 cm. The system uses an LTE-4238 IR emitter and a matched phototransistor placed side-by-side, facing the same direction (reflective sensing mode).
Implementation:The LED is driven with 50 mA pulses (within the continuous rating) at a 1 kHz frequency. A current-limiting resistor sets this bias. The phototransistor's collector is connected to a pull-up resistor and an amplifier/filter circuit. When an object is within range, IR light reflects back into the phototransistor, causing its collector voltage to drop. This signal is then conditioned and fed into a comparator or microcontroller ADC to trigger a detection event.
Key Calculations:The drive resistor value is calculated based on a 5V supply and a VFof ~1.5V: R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 Ohms (use 68 Ω standard value). Power dissipation in the LED: P = VF* IF= 1.5V * 0.05A = 75 mW, which is well below the 150 mW maximum at 25°C.
. Operating Principle Introduction
An infrared LED is a semiconductor p-n junction diode. When a forward voltage is applied, electrons from the n-region and holes from the p-region are injected into the junction region. When these charge carriers recombine, energy is released in the form of photons (light). The specific wavelength of 880 nm is determined by the bandgap energy of the semiconductor materials used (typically aluminum gallium arsenide, AlGaAs). The emitted light is incoherent and falls within the near-infrared spectrum, invisible to the human eye but easily detectable by silicon-based photodetectors.
. Technology Trends
The trend in IR emitters for sensing continues toward higher power density and efficiency in smaller packages. This enables longer detection ranges and lower system power consumption. There is also a move toward integrated solutions, combining the emitter, driver, and sometimes the detector into a single module with digital interfaces (I2C, SPI). Furthermore, advancements in wafer-level packaging (WLP) and chip-scale packaging (CSP) are reducing the size and cost of discrete optoelectronic components while improving reliability. The fundamental principle of operation remains, but the integration and performance per unit volume are steadily increasing.
LED विनिर्देश शब्दावली
LED तकनीकी शर्तों की संपूर्ण व्याख्या
प्रकाश विद्युत प्रदर्शन
| शब्द | इकाई/प्रतिनिधित्व | सरल स्पष्टीकरण | क्यों महत्वपूर्ण है |
|---|---|---|---|
| दीप्ति दक्षता | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | बिजली के प्रति वाट प्रकाश उत्पादन, उच्च का अर्थ अधिक ऊर्जा कुशल। | सीधे ऊर्जा दक्षता ग्रेड और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| दीप्ति प्रवाह | lm (लुमेन) | स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश, आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | निर्धारित करता है कि प्रकाश पर्याप्त चमकीला है या नहीं। |
| देखने का कोण | ° (डिग्री), उदा., 120° | कोण जहां प्रकाश तीव्रता आधी हो जाती है, बीम चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश व्यवस्था रेंज और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| सीसीटी (रंग तापमान) | K (केल्विन), उदा., 2700K/6500K | प्रकाश की गर्माहट/ठंडक, निचले मान पीले/गर्म, उच्च सफेद/ठंडे। | प्रकाश व्यवस्था वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| सीआरआई / आरए | इकाईहीन, 0–100 | वस्तु रंगों को सही ढंग से प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 अच्छा है। | रंग प्रामाणिकता को प्रभावित करता है, मॉल, संग्रहालय जैसे उच्च मांग वाले स्थानों में उपयोग किया जाता है। |
| एसडीसीएम | मैकएडम दीर्घवृत्त चरण, उदा., "5-चरण" | रंग संगति मीट्रिक, छोटे चरण अधिक संगत रंग का मतलब। | एलईडी के एक ही बैच में एक समान रंग सुनिश्चित करता है। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य | nm (नैनोमीटर), उदा., 620nm (लाल) | रंगीन एलईडी के रंग के अनुरूप तरंगदैर्ध्य। | लाल, पीले, हरे मोनोक्रोम एलईडी के रंग की छटा निर्धारित करता है। |
| वर्णक्रमीय वितरण | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | तरंगदैर्ध्य में तीव्रता वितरण दिखाता है। | रंग प्रस्तुति और गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
विद्युत मापदंड
| शब्द | प्रतीक | सरल स्पष्टीकरण | डिजाइन विचार |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज | Vf | एलईडी चालू करने के लिए न्यूनतम वोल्टेज, "प्रारंभिक सीमा" की तरह। | ड्राइवर वोल्टेज ≥Vf होना चाहिए, श्रृंखला एलईडी के लिए वोल्टेज जुड़ते हैं। |
| फॉरवर्ड करंट | If | सामान्य एलईडी संचालन के लिए करंट मान। | आमतौर पर स्थिर धारा ड्राइव, करंट चमक और जीवनकाल निर्धारित करता है। |
| अधिकतम पल्स करंट | Ifp | छोटी अवधि के लिए सहन करने योग्य पीक करंट, डिमिंग या फ्लैशिंग के लिए उपयोग किया जाता है। | क्षति से बचने के लिए पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। |
| रिवर्स वोल्टेज | Vr | अधिकतम रिवर्स वोल्टेज एलईडी सहन कर सकता है, इसके आगे ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट को रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक्स को रोकना चाहिए। |
| थर्मल रेजिस्टेंस | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर तक गर्मी हस्तांतरण का प्रतिरोध, कम बेहतर है। | उच्च थर्मल रेजिस्टेंस के लिए मजबूत हीट डिसिपेशन की आवश्यकता होती है। |
| ईएसडी प्रतिरक्षा | V (HBM), उदा., 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज का सामना करने की क्षमता, उच्च का मतलब कम असुरक्षित। | उत्पादन में एंटी-स्टैटिक उपायों की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से संवेदनशील एलईडी के लिए। |
थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्द | मुख्य मीट्रिक | सरल स्पष्टीकरण | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान | Tj (°C) | एलईडी चिप के अंदर वास्तविक संचालन तापमान। | हर 10°C कमी जीवनकाल दोगुना कर सकती है; बहुत अधिक प्रकाश क्षय, रंग परिवर्तन का कारण बनता है। |
| लुमेन मूल्यह्रास | L70 / L80 (घंटे) | चमक को प्रारंभिक के 70% या 80% तक गिरने का समय। | सीधे एलईडी "सेवा जीवन" को परिभाषित करता है। |
| लुमेन रखरखाव | % (उदा., 70%) | समय के बाद बची हुई चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग पर चमक प्रतिधारण को दर्शाता है। |
| रंग परिवर्तन | Δu′v′ या मैकएडम दीर्घवृत्त | उपयोग के दौरान रंग परिवर्तन की डिग्री। | प्रकाश व्यवस्था दृश्यों में रंग संगति को प्रभावित करता है। |
| थर्मल एजिंग | सामग्री क्षरण | दीर्घकालिक उच्च तापमान के कारण क्षरण। | चमक गिरावट, रंग परिवर्तन, या ओपन-सर्किट विफलता का कारण बन सकता है। |
पैकेजिंग और सामग्री
| शब्द | सामान्य प्रकार | सरल स्पष्टीकरण | विशेषताएं और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | ईएमसी, पीपीए, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने वाली आवास सामग्री, ऑप्टिकल/थर्मल इंटरफेस प्रदान करती है। | ईएमसी: अच्छी गर्मी प्रतिरोध, कम लागत; सिरेमिक: बेहतर गर्मी अपव्यय, लंबी जीवन। |
| चिप संरचना | फ्रंट, फ्लिप चिप | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था। | फ्लिप चिप: बेहतर गर्मी अपव्यय, उच्च दक्षता, उच्च शक्ति के लिए। |
| फॉस्फर कोटिंग | वाईएजी, सिलिकेट, नाइट्राइड | ब्लू चिप को कवर करता है, कुछ को पीले/लाल में परिवर्तित करता है, सफेद में मिलाता है। | विभिन्न फॉस्फर दक्षता, सीसीटी और सीआरआई को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिक्स | फ्लैट, माइक्रोलेंस, टीआईआर | सतह पर प्रकाश वितरण नियंत्रित करने वाली ऑप्टिकल संरचना। | देखने के कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
गुणवत्ता नियंत्रण और बिनिंग
| शब्द | बिनिंग सामग्री | सरल स्पष्टीकरण | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| दीप्ति प्रवाह बिन | कोड उदा., 2G, 2H | चमक के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक समूह में न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होते हैं। | एक ही बैच में एक समान चमक सुनिश्चित करता है। |
| वोल्टेज बिन | कोड उदा., 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहीकृत। | ड्राइवर मिलान सुविधाजनक बनाता है, सिस्टम दक्षता में सुधार करता है। |
| रंग बिन | 5-चरण मैकएडम दीर्घवृत्त | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकृत, एक तंग श्रेणी सुनिश्चित करना। | रंग संगति की गारंटी देता है, फिक्स्चर के भीतर असमान रंग से बचाता है। |
| सीसीटी बिन | 2700K, 3000K आदि | सीसीटी के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक में संबंधित निर्देशांक श्रेणी होती है। | विभिन्न दृश्य सीसीटी आवश्यकताओं को पूरा करता है। |
परीक्षण और प्रमाणन
| शब्द | मानक/परीक्षण | सरल स्पष्टीकरण | महत्व |
|---|---|---|---|
| एलएम-80 | लुमेन रखरखाव परीक्षण | निरंतर तापमान पर दीर्घकालिक प्रकाश व्यवस्था, चमक क्षय रिकॉर्डिंग। | एलईडी जीवन का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है (टीएम-21 के साथ)। |
| टीएम-21 | जीवन अनुमान मानक | एलएम-80 डेटा के आधार पर वास्तविक परिस्थितियों में जीवन का अनुमान लगाता है। | वैज्ञानिक जीवन पूर्वानुमान प्रदान करता है। |
| आईईएसएनए | प्रकाश व्यवस्था इंजीनियरिंग सोसायटी | ऑप्टिकल, विद्युत, थर्मल परीक्षण विधियों को शामिल करता है। | उद्योग-मान्यता प्राप्त परीक्षण आधार। |
| आरओएचएस / रीच | पर्यावरण प्रमाणीकरण | हानिकारक पदार्थ (सीसा, पारा) न होने की गारंटी देता है। | अंतरराष्ट्रीय स्तर पर बाजार पहुंच आवश्यकता। |
| एनर्जी स्टार / डीएलसी | ऊर्जा दक्षता प्रमाणीकरण | प्रकाश व्यवस्था उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणीकरण। | सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाता है। |