इन्फ्रारेड एलईडी एमिटर LTE-209 डेटाशीट - पैकेज आयाम 5.0mm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.6V - पीक वेवलेंथ 940nm - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-209 श्रृंखला ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए इन्फ्रारेड (IR) लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) के एक परिवार का प्रतिनिधित्व करती है। ये घटक 940 नैनोमीटर की चरम तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए इंजीनियर किए गए हैं, जो निकट-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम के भीतर आता है। यह विशिष्ट तरंग दैर्ध्य आमतौर पर ऐसे अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है जिनमें गैर-दृश्यमान प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है, जैसे प्रॉक्सिमिटी सेंसर, वस्तु पहचान और ऑप्टिकल एनकोडर। इस श्रृंखला का मुख्य लाभ इसके सटीक निर्माण में निहित है, जो सुसंगत विकिरण तीव्रता और वर्णक्रमीय विशेषताओं को सुनिश्चित करता है। डिवाइस एक कम लागत वाले, लघु प्लास्टिक पैकेज में समाहित है जिसमें एंड-लुकिंग कॉन्फ़िगरेशन है, जो इसे स्थान-सीमित डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त बनाता है। एक प्रमुख विशेषता विशिष्ट श्रृंखला के फोटोट्रांजिस्टर के साथ इसकी यांत्रिक और वर्णक्रमीय मिलान है, जो बेहतर सिस्टम प्रदर्शन और सिग्नल अखंडता के लिए अनुकूलित एमिटर-डिटेक्टर जोड़े के डिजाइन को सुविधाजनक बनाता है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

The absolute maximum ratings define the stress limits beyond which permanent damage to the device may occur. These ratings are specified at an ambient temperature (T_A) 25°C पर। अधिकतम निरंतर अग्र धारा 60 mA है, जो स्पंदित स्थितियों (300 स्पंद प्रति सेकंड, 10 μs स्पंद चौड़ाई) में 1 A की शिखर अग्र धारा क्षमता के साथ है। अधिकतम शक्ति क्षय 90 mW है। यह उपकरण 5 V तक के विपरीत वोल्टेज को सहन कर सकता है। कार्यशील तापमान सीमा -40°C से +85°C तक है, जबकि भंडारण तापमान सीमा -55°C से +100°C तक विस्तृत है। असेंबली के लिए, लीड्स को 260°C तापमान पर अधिकतम 5 सेकंड की अवधि के लिए सोल्डर किया जा सकता है, जिसे पैकेज बॉडी से 1.6mm दूर मापा गया है।

2.2 Electro-Optical Characteristics

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ मानक परीक्षण स्थितियों (T_A=25°C, I_F=20mA) के तहत मापे गए प्रमुख प्रदर्शन मापदंड हैं। रेडिएंट इंटेंसिटी (I_E), जो प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित ऑप्टिकल शक्ति का माप है, का सामान्य मान 1.383 mW/sr है। एपर्चर रेडिएंट इंसिडेंस (E_e), जो शक्ति घनत्व का प्रतिनिधित्व करता है, आमतौर पर 0.184 mW/cm² होता है। पीक उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_शिखर) 940 nm पर केंद्रित है, जिसकी वर्णक्रमीय अर्ध-चौड़ाई (Δλ) 50 nm है, जो उत्सर्जित प्रकाश की वर्णक्रमीय शुद्धता को परिभाषित करती है। अग्र वोल्टेज (V_F) आम तौर पर परीक्षण धारा पर 1.2V से अधिकतम 1.6V तक होता है। विपरीत धारा (I_R) अधिकतम 100 μA होती है जब 5V विपरीत अभिनति लागू की जाती है। दृश्य कोण (2θ_1/2), जहाँ विकिरण तीव्रता अपने शिखर मान के आधे तक गिर जाती है, 16 डिग्री है, जो अपेक्षाकृत संकीर्ण बीम पैटर्न को दर्शाता है।

3. Binning System Explanation

हालांकि प्रदान किया गया डेटाशीट स्पष्ट रूप से एक बहु-पैरामीटर बिनिंग सिस्टम का विवरण नहीं देता है, यह इंगित करता है कि डिवाइसों को "विशिष्ट ऑन-लाइन इंटेंसिटी और रेडिएंट इंटेंसिटी रेंज के लिए चुना गया है।" इसका तात्पर्य मापी गई रेडिएंट इंटेंसिटी और संभवतः रेडिएंट इन्सिडेंस मानों के आधार पर एक चयन या छंटनी प्रक्रिया से है। यह पूर्व-चयन सुनिश्चित करता है कि किसी विशिष्ट ऑर्डर के लिए वितरित किए गए घटक इन प्रमुख ऑप्टिकल पैरामीटर्स के लिए सामान्य विशिष्टताओं में बताई गई न्यूनतम और अधिकतम सीमाओं की तुलना में एक सख्त सहनशीलता बैंड के भीतर आते हैं। यह प्रथा एप्लिकेशन प्रदर्शन में स्थिरता बढ़ाती है, विशेष रूप से उन सिस्टम में जहां ऑप्टिकल आउटपुट मिलान महत्वपूर्ण है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में कई विशिष्ट विशेषता वक्र शामिल हैं जो विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को दर्शाते हैं।

4.1 Spectral Distribution

Figure 1 स्पेक्ट्रल वितरण वक्र दिखाता है, जो तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष विकिरण तीव्रता को आलेखित करता है। यह 940 nm पर शिखर उत्सर्जन और लगभग 50 nm के स्पेक्ट्रल अर्ध-चौड़ाई की पुष्टि करता है, जो शिखर के आसपास उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य के प्रसार को दर्शाता है।

4.2 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V कर्व)

फिगर 3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज विशेषता को दर्शाता है। यह कर्व गैर-रैखिक है, जो एक डायोड के लिए विशिष्ट है। यह वह संबंध दिखाता है जहां टर्न-ऑन थ्रेशोल्ड से आगे वोल्टेज में थोड़ी सी वृद्धि करंट में तीव्र वृद्धि का कारण बनती है। 20mA पर निर्दिष्ट V_F 1.2V से 1.6V को इस कर्व के संदर्भ में समझा जा सकता है।

4.3 रिलेटिव रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट

चित्र 5 दर्शाता है कि कैसे प्रकाशिक आउटपुट (सापेक्ष दीप्त तीव्रता) अग्र ड्राइव धारा के साथ परिवर्तित होता है। सामान्यतः, आउटपुट धारा के साथ बढ़ता है, लेकिन संपूर्ण कार्यशील सीमा में यह संबंध पूर्णतः रैखिक नहीं हो सकता है। वांछित प्रकाशिक आउटपुट स्तर प्राप्त करने के लिए आवश्यक ड्राइव धारा निर्धारित करने में यह वक्र आवश्यक है।

4.4 तापमान निर्भरता

चित्र 2 और 4 परिवेशी तापमान के प्रभावों को दर्शाते हैं। चित्र 2 (Forward Current vs. Ambient Temperature, संभवतः एक स्थिर वोल्टेज पर) और चित्र 4 (Relative Radiant Intensity vs. Ambient Temperature, एक स्थिर धारा पर) प्रदर्शित करते हैं कि LED के विद्युतीय और प्रकाशीय दोनों गुण तापमान-निर्भर हैं। आमतौर पर, अवरक्त LEDs के लिए, फॉरवर्ड वोल्टेज कम हो जाता है और प्रकाशीय आउटपुट तापमान बढ़ने के साथ घट जाता है। ये वक्र तापमान क्षतिपूर्ति वाले सर्किट डिजाइन करने या गैर-परिवेशी वातावरण में प्रदर्शन का अनुमान लगाने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

4.5 Radiation Pattern

चित्र 6 विकिरण आरेख या व्यूइंग एंगल पैटर्न है। यह एक ध्रुवीय आलेख है जो उत्सर्जित विकिरण तीव्रता के कोणीय वितरण को दर्शाता है। 16-डिग्री हाफ-एंगल यहां दृष्टिगत रूप से प्रदर्शित है, जो केंद्र से ±8 डिग्री पर तीव्रता के अक्षीय मान के 50% तक गिरने को दिखाता है।

5. यांत्रिक और पैकेज सूचना

डिवाइस एक लघु प्लास्टिक एंड-लुकिंग पैकेज का उपयोग करता है। पैकेज ड्राइंग से प्रमुख आयामों में बॉडी व्यास, लीड स्पेसिंग और कुल लंबाई शामिल हैं। लीड्स पैकेज से एक विशिष्ट स्पेसिंग के साथ निकलती हैं जो PCB लेआउट के लिए महत्वपूर्ण है। पैकेज में एक फ्लैंज शामिल है, और नोट्स इस फ्लैंज के नीचे रेजिन के अधिकतम प्रोट्रूज़न को निर्दिष्ट करते हैं। नोट्स यह भी स्पष्ट करते हैं कि लीड स्पेसिंग उस बिंदु पर मापी जाती है जहां लीड्स पैकेज बॉडी से निकलती हैं, और सामान्य सहनशीलता जब तक अन्यथा न कहा गया हो ±0.25mm है। भौतिक विन्यास को संबंधित फोटोट्रांजिस्टर से यांत्रिक रूप से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे असेंबल मॉड्यूल में उचित संरेखण सुनिश्चित होता है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

प्रदान किया गया प्राथमिक असेंबली दिशानिर्देश सोल्डरिंग तापमान से संबंधित है। पूर्ण अधिकतम रेटिंग निर्दिष्ट करती है कि लीड को अधिकतम 5 सेकंड के लिए 260°C के तापमान के अधीन किया जा सकता है। यह रेटिंग पैकेज बॉडी से 1.6mm (0.063\") की दूरी पर मापी जाती है। यह जानकारी रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल या हैंड-सोल्डरिंग प्रक्रियाओं को परिभाषित करने के लिए महत्वपूर्ण है। इस तापमान या समय से अधिक होने पर आंतरिक डाई अटैच, वायर बॉन्ड, या प्लास्टिक पैकेज सामग्री को ही क्षति पहुंच सकती है। हैंडलिंग के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए। नमी अवशोषण को रोकने के लिए, जो रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्निंग" का कारण बन सकती है, डिवाइस को निर्दिष्ट तापमान सीमा -55°C से +100°C के भीतर एक शुष्क वातावरण में संग्रहीत किया जाना चाहिए।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

डेटाशीट में पार्ट नंबर LTE-209 के रूप में पहचाना गया है। "स्पेक नंबर" DS-50-92-0001 है, और रिवीज़न C है। टेप-एंड-रील पैकेजिंग, रील मात्रा, या नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL) के बारे में विशिष्ट विवरण अंश में प्रदान नहीं किए गए हैं। ऑर्डरिंग आम तौर पर आधार पार्ट नंबर LTE-209 पर आधारित होगी, जिसमें संभावित प्रत्यय विशिष्ट तीव्रता बिन को इंगित कर सकते हैं, जैसा कि फीचर्स में उल्लिखित चयन प्रक्रिया द्वारा निहित है।

8. एप्लिकेशन अनुशंसाएँ

8.1 Typical Application Scenarios

LTE-209 उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिन्हें एक कॉम्पैक्ट, कुशल इन्फ्रारेड स्रोत की आवश्यकता होती है। इसकी 940nm तरंगदैर्ध्य मानव आँखों के लिए अदृश्य है और यह निम्नलिखित के लिए उपयुक्त है:

• Optical Switches and Object Detection: एक फोटोट्रांजिस्टर (जैसे कि उल्लिखित LTR-4206 श्रृंखला) के साथ युग्मित करके, IR किरण को अवरुद्ध करके किसी वस्तु की उपस्थिति, अनुपस्थिति या स्थिति का पता लगाने के लिए।
• निकटता संवेदन: उपयोगकर्ता या वस्तु की निकटता का पता लगाने के लिए उपकरणों में उपयोग किया जाता है, जो अक्सर परावर्तक संवेदन का उपयोग करता है।
• एनकोडर: मोटर नियंत्रण और स्थिति संवेदन प्रणालियों में वृद्धिशील या निरपेक्ष ऑप्टिकल एनकोडर के लिए प्रकाश स्रोत प्रदान करना।
• डेटा ट्रांसमिशन: इसका उपयोग कम दूरी, कम डेटा दर वाले इन्फ्रारेड संचार लिंक (जैसे, रिमोट कंट्रोल सिस्टम) के लिए किया जा सकता है, हालांकि इसके संकीर्ण दृश्य कोण के कारण संरेखण की आवश्यकता हो सकती है।

8.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• करंट लिमिटिंग: वांछित ऑपरेटिंग पॉइंट तक फॉरवर्ड करंट को सीमित करने के लिए हमेशा एक श्रृंखला रोकनेवाला या स्थिर धारा ड्राइवर का उपयोग करें, कभी भी पूर्ण अधिकतम रेटिंग से अधिक न हो।
• थर्मल प्रबंधन: पावर डिसिपेशन (V_F * I_F) और आउटपुट पर परिवेश तापमान के प्रभाव पर विचार करें। उच्च विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों के लिए, ऊंचे तापमान पर अधिकतम करंट को डीरेट करें।
• ऑप्टिकल संरेखण: संकीर्ण 16-डिग्री के दृश्य कोण के लिए इष्टतम सिग्नल शक्ति प्राप्त करने हेतु युग्मित डिटेक्टर या लक्ष्य क्षेत्र के साथ सटीक यांत्रिक संरेखण आवश्यक है।
• सर्किट संरक्षण: हालांकि इसकी 5V रिवर्स वोल्टेज रेटिंग है, सर्किट में रिवर्स वोल्टेज या वोल्टेज स्पाइक्स के खिलाफ सुरक्षा शामिल करना एक अच्छा अभ्यास है।
• मैच्ड पेयर: सेंसिंग अनुप्रयोगों में सर्वोत्तम प्रदर्शन के लिए, सुझाव के अनुसार डिवाइस को इसके स्पेक्ट्रली और मैकेनिकली मैच्ड फोटोट्रांजिस्टर के साथ उपयोग करें।

9. Technical Comparison and Differentiation

LTE-209 श्रृंखला के प्रमुख विभेदक, जैसा कि प्रस्तुत किया गया है, तीव्रता मापदंडों के लिए इसका विशिष्ट चयन और एक फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखला के साथ इसका मिलान युग्मन है। सामान्य IR LED की तुलना में, यह पूर्व-चयन प्रकाशीय आउटपुट में अधिक स्थिरता प्रदान करता है, जो सर्किट अंशांकन को सरल बना सकता है और बड़े पैमाने पर उत्पादन में उपज में सुधार कर सकता है। यांत्रिक मिलान सुनिश्चित करता है कि निर्दिष्ट फोटोट्रांजिस्टर के साथ उपयोग किए जाने पर, भौतिक संरेखण और प्रकाशीय युग्मन अनुकूलित हो, जिससे मजबूत और अधिक विश्वसनीय संकेत प्राप्त हों। लगभग 940nm तरंगदैर्ध्य वाले कुशल निकट-अवरक्त उत्सर्जकों के उत्पादन के लिए गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) सब्सट्रेट पर गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड (GaAlAs) का उपयोग एक मानक तकनीक है।

10. Frequently Asked Questions (FAQs)

Q: 940nm तरंगदैर्ध्य का उद्देश्य क्या है?
A: 940nm निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में है, जो मानव आँखों के लिए अदृश्य है। यह आमतौर पर संवेदन और संचार में दृश्य प्रकाश हस्तक्षेप से बचने के लिए उपयोग किया जाता है और सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर्स द्वारा कुशलता से पहचाना जाता है।

Q: क्या मैं इस LED को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
A: नहीं। आपको एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना होगा। 20mA पर 1.6V के विशिष्ट V_F के साथ, 5V आपूर्ति के लिए रेसिस्टर मान R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω होगा। एक मानक 180Ω रेसिस्टर लगभग 19mA का करंट देगा।

Q: तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?
A: जैसा कि विशेषता वक्रों में दिखाया गया है, तापमान बढ़ने से आम तौर पर किसी दिए गए करंट के लिए ऑप्टिकल आउटपुट कम हो जाता है और फॉरवर्ड वोल्टेज कम हो जाता है। व्यापक तापमान सीमा के लिए डिज़ाइन में इस पर ध्यान देना चाहिए।

Q: "स्पेक्ट्रली मैच्ड" का क्या अर्थ है?
A: इसका अर्थ है कि एलईडी (940nm पर केंद्रित) का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम निर्दिष्ट फोटोट्रांजिस्टर की शिखर प्रतिक्रियाशीलता क्षेत्र के साथ अच्छी तरह संरेखित होता है। इससे उत्सर्जित प्रकाश की वह अधिकतम मात्रा सुनिश्चित होती है जिसे डिटेक्टर विद्युत संकेत में परिवर्तित कर सकता है।

11. Practical Design and Usage Examples

उदाहरण 1: वस्तु पहचान गेट: एक कन्वेयर बेल्ट के एक तरफ दो LTE-209 IR LEDs लगाई जा सकती हैं, जिनमें से प्रत्येक के विपरीत दिशा में एक मेल खाता फोटोट्रांजिस्टर लगा होता है, जिससे दो स्वतंत्र पहचान किरणें बनती हैं। एक माइक्रोकंट्रोलर फोटोट्रांजिस्टर के आउटपुट की निगरानी करता है। जब कोई वस्तु गुजरती है, तो वह एक या दोनों किरणों को अवरुद्ध कर देती है, जिससे सिस्टम वस्तुओं की गिनती कर सकता है, आकार माप सकता है (किरण अवरोध के समय के आधार पर), या कोई क्रिया शुरू कर सकता है।

उदाहरण 2: परावर्तक निकटता सेंसर: एक एलटीई-209 और इसका मिलान किया गया फोटोट्रांजिस्टर एक पीसीबी पर साथ-साथ रखे गए हैं, एक ही दिशा की ओर मुख किए हुए। एलईडी एक किरण पुंज उत्सर्जित करता है। जब कोई वस्तु निकट आती है, तो यह इस प्रकाश के कुछ हिस्से को फोटोट्रांजिस्टर पर वापस परावर्तित कर देती है। पाए गए संकेत की तीव्रता वस्तु की निकटता से संबंधित होती है। यह सेटअप टचलेस नल या स्वचालित साबुन डिस्पेंसर में आम है।

12. कार्य सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (आईआर एलईडी) एक अर्धचालक पी-एन जंक्शन डायोड है। जब एक अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो एन-टाइप क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और पी-टाइप क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट किए जाते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा मुक्त होती है। यहां उपयोग की गई विशिष्ट सामग्री प्रणाली (GaAlAs/GaAs) में, यह ऊर्जा इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में फोटॉन से मेल खाती है, जिसकी तरंगदैर्ध्य लगभग 940nm है। डायोड की संरचना, जिसमें उल्लिखित विंडो लेयर शामिल है, को इस उत्पन्न प्रकाश को अर्धचालक सामग्री से कुशलतापूर्वक बाहर निकलने की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्लास्टिक पैकेज अर्धचालक डाई की सुरक्षा करने, यांत्रिक संरचना प्रदान करने के लिए कार्य करता है, और उत्सर्जित प्रकाश पुंज को आकार देने के लिए एक लेंस के रूप में भी कार्य कर सकता है, जो निर्दिष्ट 16-डिग्री व्यूइंग एंगल में योगदान देता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान और विकास

इन्फ्रारेड एमिटर प्रौद्योगिकी का विकास जारी है। इस क्षेत्र में सामान्य रुझानों में शामिल हैं:

• बढ़ी हुई दक्षता: उच्च प्रकाशिक आउटपुट शक्ति प्राप्त करने के लिए नए अर्धचालक पदार्थों और संरचनाओं (जैसे, मल्टी-क्वांटम वेल्स) का विकास, जिससे विद्युत इनपुट के लिए बिजली की खपत और ऊष्मा उत्पादन कम होता है।
• लघुरूपण: पैकेज आकार में निरंतर कमी (जैसे, चिप-स्केल पैकेज) ताकि छोटे से छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और IoT उपकरणों में एकीकरण संभव हो सके।
• बढ़ी हुई कार्यक्षमता: एमिटर को ड्राइवर सर्किट्री, फोटोडिटेक्टर्स, या यहाँ तक कि माइक्रोकंट्रोलर्स के साथ एकीकृत करके एकल मॉड्यूल या सिस्टम-इन-पैकेज (SiP) समाधानों में शामिल करना।
• तरंगदैर्ध्य विविधीकरण: जबकि 940nm मानक बना हुआ है, अन्य IR तरंगदैर्ध्य (जैसे 850nm, 1050nm) को विशिष्ट अनुप्रयोगों जैसे आँख-सुरक्षित प्रणालियों या विभिन्न वायुमंडलीय संचरण विंडोज़ के लिए अनुकूलित किया जा रहा है।
• बेहतर विश्वसनीयता: उच्च तापमान और अधिक चुनौतीपूर्ण पर्यावरणीय परिस्थितियों, जैसे कि ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में आवश्यक, को सहन करने के लिए पैकेजिंग सामग्री और डाई अटैच प्रौद्योगिकियों में प्रगति।