इन्फ्रारेड एमिटर एलईडी 940nm साइड व्यू विनिर्देश - 3.0x2.8x1.9mm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.2V - रेडिएंट इंटेंसिटी 3.0mW/sr - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक अलग इन्फ्रारेड एमिटर घटक के विनिर्देशों का विवरण देता है। यह उपकरण विश्वसनीय इन्फ्रारेड सिग्नल ट्रांसमिशन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें 940nm की चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य है। इसका प्राथमिक कार्य विद्युत धारा को इन्फ्रारेड विकिरण में परिवर्तित करना है, जो इसे गैर-दृश्य प्रकाश संचार और संवेदन प्रणालियों में एक प्रमुख घटक बनाता है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

यह घटक उच्च प्रदर्शन और निर्माण क्षमता का संयोजन प्रदान करता है। मुख्य लाभों में स्वचालित प्लेसमेंट उपकरण और इन्फ्रारेड रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगतता शामिल है, जो बड़े पैमाने पर असेंबली को सुव्यवस्थित करती है। वाटर-क्लियर डोम लेंस वाला साइड-व्यू पैकेज एक विस्तृत व्यूइंग एंगल प्रदान करता है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जहां उत्सर्जन दिशा माउंटिंग पीसीबी के समानांतर होती है। प्राथमिक लक्षित बाजारों में रिमोट कंट्रोल कार्यों के लिए उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, लघु-श्रेणी वायरलेस डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम और विभिन्न सुरक्षा और अलार्म सेंसर अनुप्रयोग शामिल हैं।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

निम्नलिखित अनुभाग मानक परीक्षण स्थितियों (TA=25°C) के तहत परिभाषित उपकरण के मुख्य विनिर्देशों की विस्तृत, वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करते हैं।

2.1 अधिकतम पूर्ण रेटिंग्स

ये रेटिंग्स तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं के तहत या उन पर संचालन की गारंटी नहीं है। मुख्य सीमाओं में 100mW की शक्ति अपव्यय, स्पंदित स्थितियों (300pps, 10µs स्पंद चौड़ाई) के तहत 1A का चरम अग्र धारा और 50mA की निरंतर डीसी अग्र धारा शामिल है। उपकरण 5V तक के रिवर्स वोल्टेज को सहन कर सकता है, हालांकि यह रिवर्स संचालन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। संचालन तापमान सीमा -40°C से +85°C तक निर्दिष्ट है।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएं

ये पैरामीटर सामान्य संचालन स्थितियों के तहत उपकरण के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं। विकिरण तीव्रता (I_E) न्यूनतम 3.0 mW/sr होती है जब इसे अग्र धारा (I_F) 20mA पर चलाया जाता है। अग्र वोल्टेज (V_F) आमतौर पर 1.2V होता है, जिसका अधिकतम मान 20mA पर 1.5V है। चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_p) 940nm पर केंद्रित है, जो निकट-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में है और मानव आँखों के लिए अदृश्य है। व्यूइंग एंगल (2θ_1/2) 45 डिग्री है, जिसे पूर्ण कोण के रूप में परिभाषित किया गया है जहां विकिरण तीव्रता अपने अक्षीय मूल्य के आधे तक गिर जाती है।

3. बिनिंग सिस्टम स्पष्टीकरण

उपकरण को उसके विकिरण तीव्रता आउटपुट के आधार पर विभिन्न बिन में वर्गीकृत किया गया है। यह डिजाइनरों को अपने अनुप्रयोग के लिए सुसंगत प्रकाशीय शक्ति वाले घटकों का चयन करने की अनुमति देता है। प्रदान किए गए बिन कोड J, K और L हैं। उदाहरण के लिए, बिन J से एक उपकरण की विकिरण तीव्रता 20mA पर मापे जाने पर 3.0 और 4.5 mW/sr के बीच होगी। बिन K की सीमा 4.0 से 6.0 mW/sr है, और बिन L की न्यूनतम 5.0 mW/sr है। प्रत्येक बिन के लिए ±15% का परीक्षण सहनशीलता लागू होती है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

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

4.1 स्पेक्ट्रम वितरण

स्पेक्ट्रम वितरण वक्र तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण तीव्रता दर्शाता है। यह 940nm पर चरम की पुष्टि करता है और स्पेक्ट्रम बैंडविड्थ को दर्शाता है, जिसकी विशिष्ट आधी चौड़ाई (Δλ) 50nm है। यह जानकारी एमिटर को संबंधित फोटोडिटेक्टर की स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता से मिलान करने के लिए महत्वपूर्ण है।

4.2 अग्र धारा बनाम अग्र वोल्टेज

यह आईवी वक्र डायोड के पार अग्र धारा और अग्र वोल्टेज ड्रॉप के बीच संबंध को दर्शाता है। यह अरेखीय है, जो एक अर्धचालक डायोड की विशिष्ट है। स्थिर संचालन सुनिश्चित करने और थर्मल रनवे को रोकने के लिए उपयुक्त करंट-लिमिटिंग ड्राइवर सर्किट डिजाइन करने के लिए इस वक्र को समझना आवश्यक है।

4.3 तापमान निर्भरता

अग्र धारा और सापेक्ष विकिरण तीव्रता में परिवेशी तापमान के साथ भिन्नता दर्शाने वाले वक्र प्रदान किए गए हैं। ये ग्राफ दर्शाते हैं कि अग्र वोल्टेज में एक नकारात्मक तापमान गुणांक है (तापमान बढ़ने के साथ घटता है), जबकि प्रकाशीय आउटपुट शक्ति आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ घट जाती है। यह चरम थर्मल वातावरण में संचालित होने वाले अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण विचार है।

4.4 विकिरण पैटर्न

एक ध्रुवीय विकिरण आरेख उत्सर्जित इन्फ्रारेड प्रकाश के स्थानिक वितरण को दृश्य रूप से प्रस्तुत करता है। साइड-व्यू पैकेज एक लैम्बर्टियन जैसा पैटर्न उत्पन्न करता है, जिसकी तीव्रता चिप के लंबवत सबसे अधिक होती है और किनारों की ओर कम होती जाती है, जो 45-डिग्री व्यूइंग एंगल को परिभाषित करती है।

5. यांत्रिक और पैकेज सूचना

5.1 रूपरेखा आयाम

यह घटक एक ईआईए मानक सतह-माउंट पैकेज है। मुख्य आयामों में लगभग 3.0mm की बॉडी लंबाई, 2.8mm की चौड़ाई और 1.9mm की ऊंचाई शामिल है। पीसीबी फुटप्रिंट डिजाइन के लिए सहनशीलताओं (±0.1mm जब तक अन्यथा नोट न किया गया हो) के साथ विस्तृत चित्र प्रदान किए गए हैं।

5.2 सोल्डरिंग पैड लेआउट

पीसीबी के लिए एक अनुशंसित लैंड पैटर्न (सोल्डर पैड डिजाइन) निर्दिष्ट किया गया है। इसमें पैड आयाम और रीफ्लो के दौरान एक विश्वसनीय सोल्डर जोड़ सुनिश्चित करने के लिए स्पेसिंग शामिल है। अनुशंसा में सोल्डर पेस्ट आवेदन के लिए 0.1mm (4 मिल्स) या 0.12mm (5 मिल्स) मोटाई वाले धातु स्टेंसिल का उपयोग करना शामिल है।

5.3 ध्रुवता पहचान

कैथोड आमतौर पर पैकेज पर चिह्नित होती है। ध्रुवता की पहचान करने के लिए डेटाशीट आरेख का परामर्श लेना चाहिए, जो असेंबली के दौरान सही अभिविन्यास के लिए आवश्यक है ताकि उपकरण ठीक से कार्य करे।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग पैरामीटर्स

यह उपकरण इन्फ्रारेड रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है, विशेष रूप से लीड-फ्री (Pb-मुक्त) सोल्डर के लिए। एक सुझाया गया रीफ्लो प्रोफाइल प्रदान किया गया है, जिसमें मुख्य पैरामीटर्स शामिल हैं जैसे प्री-हीट ज़ोन (150-200°C), 260°C से अधिक नहीं का चरम तापमान, और 260°C से ऊपर का समय अधिकतम 10 सेकंड तक सीमित। प्रोफाइल JEDEC मानकों का पालन करना चाहिए।

6.2 भंडारण स्थितियां

यह घटक नमी-संवेदनशील है, स्तर 3 पर रेटेड है। यदि मूल नमी-रोधी बैग खुला नहीं है, तो इसे ≤ 30°C और ≤ 90% RH पर संग्रहीत किया जाना चाहिए और एक वर्ष के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए। एक बार खोलने के बाद, घटकों को ≤ 30°C और ≤ 60% RH पर संग्रहीत किया जाना चाहिए। मूल पैकेजिंग के बाहर विस्तारित भंडारण के लिए, डिसिकेंट के साथ एक सील कंटेनर का उपयोग करें। एक सप्ताह से अधिक समय तक उजागर घटकों को रीफ्लो के दौरान पॉपकॉर्निंग को रोकने के लिए सोल्डरिंग से पहले लगभग 60°C पर कम से कम 20 घंटे तक बेक किया जाना चाहिए।

6.3 सफाई

यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई आवश्यक है, तो केवल आइसोप्रोपिल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स का उपयोग करना चाहिए। कठोर या आक्रामक रसायन पैकेज या लेंस को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग सूचना

7.1 टेप और रील विनिर्देश

घटक 13-इंच व्यास की रीलों पर 8mm चौड़ी कैरियर टेप में आपूर्ति किए जाते हैं। प्रत्येक रील में 6000 टुकड़े होते हैं। पैकेजिंग ANSI/EIA 481-1-A-1994 विनिर्देशों के अनुरूप है। टेप में लगातार लापता घटकों की अधिकतम अनुमेय संख्या दो है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

प्राथमिक अनुप्रयोग उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (टीवी, ऑडियो सिस्टम, एयर कंडीशनर) के लिए रिमोट कंट्रोल यूनिट में एक इन्फ्रारेड एमिटर के रूप में है। यह लघु-दूरी आईआर डेटा ट्रांसमिशन (जैसे, IrDA जैसे संचार), सुरक्षा अलार्म में घुसपैठ का पता लगाने और वस्तु संवेदन के लिए भी उपयुक्त है जहां दृश्य प्रकाश हस्तक्षेप से बचना चाहिए।

8.2 डिजाइन विचार

ड्राइव सर्किट:एक एलईडी एक करंट-ड्रिवन उपकरण है। ऑपरेटिंग पॉइंट (जैसे, 20mA) सेट करने और उपकरण को ओवरकरंट से बचाने के लिए एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर या एक स्थिर धारा ड्राइवर सर्किट अनिवार्य है। कम अग्र वोल्टेज इसे कम वोल्टेज लॉजिक सर्किट (3.3V, 5V) से सीधे एक साधारण रेसिस्टर के साथ चलाने की अनुमति देता है।

थर्मल प्रबंधन:हालांकि शक्ति अपव्यय कम है, कैथोड पैड के लिए पर्याप्त पीसीबी कॉपर क्षेत्र सुनिश्चित करने से विशेष रूप से उच्च परिवेशी तापमान स्थितियों में या निरंतर संचालन के दौरान गर्मी को दूर करने में मदद मिल सकती है, ताकि आउटपुट स्थिरता और दीर्घायु बनी रहे।

प्रकाशीय संरेखण:साइड-व्यू फॉर्म फैक्टर आदर्श है जब आईआर सिग्नल को पीसीबी सतह के समानांतर उत्सर्जित करने की आवश्यकता होती है। आईआर बीम के लिए बाधा रहित मार्ग प्रदान करने के लिए हाउसिंग के उचित यांत्रिक डिजाइन की आवश्यकता होती है।

9. तकनीकी तुलना और भेद

मानक एलईडी की तुलना में, यह उपकरण इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम (940nm) में उत्सर्जन करता है, जिससे यह अदृश्य हो जाता है। अन्य आईआर एमिटर की तुलना में, इसके मुख्य भेदकों में विशिष्ट माउंटिंग अभिविन्यास के लिए साइड-व्यू पैकेज, अच्छे कवरेज के लिए अपेक्षाकृत विस्तृत 45-डिग्री व्यूइंग एंगल और RoHS और ग्रीन उत्पाद मानकों का अनुपालन शामिल है। 940nm उत्सर्जन के लिए GaAs सामग्री का संयोजन सामान्य रिमोट कंट्रोल अनुप्रयोगों के लिए दक्षता और लागत का एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है।

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

प्रश्न: यदि उपकरण रिवर्स संचालन के लिए नहीं है तो 5V रिवर्स वोल्टेज रेटिंग का उद्देश्य क्या है?

उत्तर: यह रेटिंग इंगित करती है कि सर्किट में आकस्मिक या दुर्घटनावश रिवर्स कनेक्शन के दौरान ब्रेकडाउन के बिना डायोड जंक्शन कितना अधिकतम रिवर्स बायस सहन कर सकता है। यह एक मजबूती विनिर्देश है, न कि एक संचालन स्थिति।

प्रश्न: मैं सही बिन कोड का चयन कैसे करूं?

उत्तर: अपने अनुप्रयोग के लिंक बजट (दूरी, रिसीवर संवेदनशीलता) के लिए आवश्यक न्यूनतम विकिरण तीव्रता के आधार पर चुनें। बिन L सबसे अधिक गारंटीकृत आउटपुट प्रदान करता है। लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए जहां कम तीव्रता स्वीकार्य है, बिन J या K उपयुक्त हो सकते हैं।

प्रश्न: क्या मैं इसे सीधे वोल्टेज स्रोत से चला सकता हूं?

उत्तर: नहीं। अग्र वोल्टेज तापमान के साथ और व्यक्तिगत उपकरणों के बीच भिन्न होता है। एक स्थिर वोल्टेज से चलाना, यहां तक कि विशिष्ट 1.2V भी, डायोड के घातीय आई-वी विशेषता के कारण अत्यधिक धारा और उपकरण विफलता का कारण बन सकता है। हमेशा करंट-लिमिटिंग योजना का उपयोग करें।

11. व्यावहारिक डिजाइन और उपयोग मामला

मामला: एक सरल आईआर रिमोट कंट्रोल ट्रांसमीटर डिजाइन करना।

एक सामान्य उपयोग मामला बटन दबाव को मॉड्यूलेटेड आईआर सिग्नल में एन्कोड करना है। एक माइक्रोकंट्रोलर जीपीआईओ पिन का उपयोग कैरियर फ्रीक्वेंसी (जैसे, 38kHz) और मॉड्यूलेशन पैटर्न उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। यह सिग्नल आईआर एमिटर के साथ श्रृंखला में एक ट्रांजिस्टर स्विच (जैसे, एनपीएन या एन-चैनल MOSFET) को चलाता है। एमिटर का एनोड ट्रांजिस्टर के माध्यम से आपूर्ति वोल्टेज (जैसे, दो AA बैटरी से 3V) से जुड़ा होता है, और कैथोड ग्राउंड से जुड़ी होती है। एमिटर के साथ श्रृंखला में एक रेसिस्टर स्पंद धारा को, उदाहरण के लिए, 20mA पर सेट करता है। साइड-व्यू पैकेज रिमोट को पीसीबी को सामने के चेहरे के समानांतर डिजाइन करने की अनुमति देता है, जिसमें आईआर बीम के लिए एक विंडो होती है।

12. संचालन सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड एमिटर एक अर्धचालक पी-एन जंक्शन डायोड है जो गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) जैसी सामग्रियों से निर्मित होता है। जब एक अग्र बायस वोल्टेज लगाया जाता है, तो एन-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और पी-क्षेत्र से होल जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे ऊर्जा मुक्त करते हैं। एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड में, यह ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। अर्धचालक सामग्री (इस मामले में GaAs) की विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, जो इस उपकरण के लिए इन्फ्रारेड क्षेत्र (940nm) में है।

13. उद्योग रुझान और विकास

अलग इन्फ्रारेड घटकों में रुझान उच्च दक्षता (प्रति इनपुट वाट अधिक विकिरण आउटपुट) की ओर जारी है, जो पोर्टेबल उपकरणों में लंबी बैटरी जीवन सक्षम बनाता है। प्रकाशीय प्रदर्शन को बनाए रखते हुए या सुधारते हुए पैकेजों के लघुकरण की भी एक प्रवृत्ति है। इसके अलावा, सरल सिस्टम डिजाइन के लिए एकीकृत ड्राइवर या लॉजिक वाले घटक अधिक सामान्य होते जा रहे हैं। मानक 940nm एमिटर के लिए अंतर्निहित तकनीक परिपक्व है, लेकिन प्रक्रिया सुधार उपज, स्थिरता (कसकर बिनिंग) और उच्च-मात्रा उपभोक्ता बाजारों के लिए लागत कम करने पर केंद्रित हैं।