LTE-4208M इन्फ्रारेड एमिटर डायोड डेटाशीट - 940nm वेवलेंथ - T-1 3/4 पैकेज (5mm) - 1.6V फॉरवर्ड वोल्टेज - 100mW पावर डिसिपेशन

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-4208M एक उच्च-प्रदर्शन इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड है, जो विश्वसनीय और कुशल गैर-दृश्यमान प्रकाश उत्सर्जन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य विद्युत ऊर्जा को 940 नैनोमीटर (nm) की चरम तरंगदैर्ध्य वाले इन्फ्रारेड विकिरण में परिवर्तित करना है। यह तरंगदैर्ध्य उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिन्हें दृश्य प्रकाश व्यवधान को न्यूनतम करने की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह मानव आँख के लिए मूल रूप से अदृश्य है, जबकि सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर्स (जैसे फोटोट्रांजिस्टर और फोटोडायोड) द्वारा इसे कुशलतापूर्वक पता लगाया जा सकता है।

यह उपकरण मानक T-1 3/4 (लगभग 5mm व्यास) पैकेज में आता है और एक पारदर्शी लेंस से सुसज्जित है। यह मिनिएचर प्लास्टिक पैकेज एक लागत-प्रभावी समाधान प्रदान करता है, साथ ही यह यांत्रिक रूप से मजबूत भी है। एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन विशेषता इसकी संबंधित फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखला (जैसे LTR-3208) के साथ वर्णक्रमीय और यांत्रिक संरचना में मेल है, जो उत्सर्जक और डिटेक्टर जोड़ी के बीच इष्टतम संरेखण और सिग्नल युग्मन सुनिश्चित करके प्रकाशीय प्रणाली डिज़ाइन को सरल बनाता है।

1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार

LTE-4208M के प्रमुख लाभों में इसकी उच्च विकिरण तीव्रता आउटपुट, एक कठोर बिनिंग प्रक्रिया के माध्यम से सुनिश्चित सुसंगत प्रदर्शन और इसका कॉम्पैक्ट, कम लागत वाला स्वरूप शामिल है। इसे विशिष्ट विकिरण तीव्रता श्रेणियों (बिन) में पूर्व-छांटा गया है, जिससे डिज़ाइनर ऐसे घटकों का चयन कर सकते हैं जो उनकी सिस्टम संवेदनशीलता आवश्यकताओं को बिना किसी बाहरी कैलिब्रेशन या ट्यूनिंग सर्किट के सटीक रूप से पूरा करते हैं। यह पूर्वानुमेयता विनिर्माण उपज और सिस्टम विश्वसनीयता को बढ़ाती है।

इस घटक का लक्षित बाजार मुख्य रूप से औद्योगिक और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स है जिन्हें प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग, वस्तु का पता लगाने या ऑप्टिकल एन्कोडिंग की आवश्यकता होती है। इसका सबसे प्रमुख अनुप्रयोग स्मोक डिटेक्टर है, जो प्रकाश के प्रकीर्णन या क्षीणन को मापकर धुएं के कणों का पता लगाता है। अन्य संभावित अनुप्रयोगों में नॉन-कॉन्टैक्ट स्विच, लघु दूरी डेटा ट्रांसमिशन (जैसे रिमोट कंट्रोल सिस्टम), औद्योगिक स्वचालन सेंसर और वस्तु काउंटर शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

विश्वसनीय सर्किट डिजाइन और यह सुनिश्चित करने के लिए कि LED अपने सुरक्षित संचालन क्षेत्र (SOA) के भीतर कार्य कर रहा है, विद्युत और प्रकाशीय मापदंडों को समझना महत्वपूर्ण है।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकती हैं। इन सीमाओं के निकट या उन पर पहुंचने वाली स्थितियों में लंबे समय तक संचालन की अनुशंसा नहीं की जाती है।

• शक्ति अपव्यय (Pd):100 mW। यह परिवेश के तापमान (TA) 25°C पर डिवाइस द्वारा ऊष्मा के रूप में अपव्यय की जा सकने वाली अधिकतम शक्ति है। इस सीमा से अधिक होने पर थर्मल रनअवे और विफलता का जोखिम होता है।
• पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP):3 A. यह पल्स स्थितियों (300 पल्स प्रति सेकंड, 10μs पल्स चौड़ाई) के तहत अनुमत अधिकतम तात्कालिक धारा है। यह निरंतर धारा रेटिंग से काफी अधिक है, जो डिवाइस की अल्पकालिक उच्च-तीव्रता वाले पल्स को संभालने की क्षमता को उजागर करता है।
• Continuous Forward Current (I_F):50 mA. यह बिजली अपव्यय रेटिंग को पार किए बिना, एक विशिष्ट अग्र वोल्टेज मानते हुए, लगातार लागू की जा सकने वाली अधिकतम डीसी धारा है।
• रिवर्स वोल्टेज (V_R):5 V. यह डिवाइस रिवर्स बायस के प्रति बहुत कम सहनशीलता रखता है। 5V से अधिक रिवर्स वोल्टेज लगाने से तत्काल ब्रेकडाउन हो सकता है। डेटाशीट स्पष्ट रूप से बताती है कि यह डिवाइस रिवर्स ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है।
• ऑपरेटिंग एवं स्टोरेज तापमान:क्रमशः -40°C से +85°C और -55°C से +100°C। ये सीमाएं विश्वसनीय संचालन और गैर-संचालन भंडारण की पर्यावरणीय स्थितियों को परिभाषित करती हैं।
• पिन सोल्डरिंग तापमान:पैकेज बॉडी से 4.0mm की दूरी पर, 260°C पर 5 सेकंड तक। यह आंतरिक सेमीकंडक्टर चिप या प्लास्टिक पैकेजिंग को नुकसान से बचाने के लिए वेव सोल्डरिंग या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 Electrical and Optical Characteristics

ये मापदंड मानक परीक्षण स्थितियों (TA=25°C, I_F=20mA, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो) के तहत मापे जाते हैं, जो डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।

• विकिरण तीव्रता (I_E):यह मुख्य ऑप्टिकल आउटपुट पैरामीटर है, जिसे मिलीवाट प्रति स्टेरेडियन (mW/sr) में मापा जाता है। यह प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को दर्शाता है। 20mA मानक परीक्षण धारा पर इसके मापे गए आउटपुट के आधार पर इस डिवाइस को ग्रेड (A से G ग्रेड) में वर्गीकृत किया गया है, न्यूनतम और विशिष्ट मान 3.6/13.2 mW/sr (A ग्रेड) से लेकर 28.8 mW/sr (G ग्रेड) तक होते हैं। यह ग्रेडिंग आवश्यक सिग्नल तीव्रता के आधार पर चयन की अनुमति देती है।
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_शिखर):940 nm. यह वह तरंगदैर्ध्य है जब उत्सर्जित प्रकाश शक्ति अपने अधिकतम मान तक पहुँचती है। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रमी सीमा में आता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ):50 nm. इस पैरामीटर को फुल विड्थ ऐट हाफ मैक्सिमम (FWHM) के रूप में भी जाना जाता है, जो स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को परिभाषित करता है। 50nm की चौड़ाई का अर्थ है कि उत्सर्जित प्रकाश चरम तीव्रता के आधे पर लगभग 915nm से 965nm तक की तरंग दैर्ध्य सीमा को कवर करता है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):1.2V (न्यूनतम), 1.6V (विशिष्ट)। यह 20mA धारा चालू करने पर डायोड के सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप है। ड्राइवर सर्किट में श्रृंखला प्रतिरोध मान की गणना के लिए यह महत्वपूर्ण है: R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Reverse current (I_R):At V_R=5V, maximum 100 μA. This is the small leakage current that flows when the diode is reverse-biased at its maximum rated value.
• दृष्टिकोण (2θ)_1/2):20 डिग्री। यह वह पूर्ण कोण है जब विकिरण तीव्रता अपने अधिकतम (अक्षीय) मान से आधी हो जाती है। 20° का दृष्टिकोण इंगित करता है कि बीम अपेक्षाकृत संकीर्ण और केंद्रित है, जो दिशात्मक संवेदन अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है।

3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण

LTE-4208M एक एकल प्रमुख ग्रेडिंग पैरामीटर का उपयोग करता है: विकिरण तीव्रता। डिवाइस को 20mA मानक परीक्षण धारा पर इसके मापित आउटपुट के आधार पर परीक्षण किया जाता है और समूहों (A से G ग्रेड) में वर्गीकृत किया जाता है। यह प्रणाली कई लाभ प्रदान करती है:

1. डिज़ाइन स्थिरता:इंजीनियर विशिष्ट बिनिंग का चयन कर सकते हैं ताकि उत्पादन बैच में सभी यूनिटों के ऑप्टिकल सिग्नल स्तर समान हों, जिससे उत्पाद की एकरूपता में सुधार हो।
2. प्रदर्शन मिलान:मिलान करने वाले फोटोडिटेक्टर के साथ उपयोग किए जाने पर, ट्रांसमीटर बिनिंग का चयन ऑप्टिकल सेंसर सिस्टम की समग्र संवेदनशीलता और डायनेमिक रेंज को अधिक सटीक रूप से नियंत्रित कर सकता है।
3. लागत अनुकूलन:संवेदनशीलता के लिए कम सख्त आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए कम ग्रेड (जैसे A, B ग्रेड) के उपकरणों का उपयोग किया जा सकता है, जो अधिक लागत-प्रभावी हो सकता है।

इस डेटाशीट से संकेत नहीं मिलता है कि यह मॉडल फॉरवर्ड वोल्टेज या वेवलेंथ के लिए ग्रेडेड है, जो इंगित करता है कि इन मापदंडों पर सख्त प्रक्रिया नियंत्रण है, या ये मापदंड इसके लक्षित अनुप्रयोग के लिए महत्वपूर्ण अंतरकारी कारक नहीं हैं।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

Typical characteristic curves visually demonstrate the device's behavior under various conditions, which is crucial for robust system design beyond the nominal 25°C point.

4.1 स्पेक्ट्रम वितरण (चित्र 1)

यह वक्र 940nm पर केंद्रित और लगभग 50nm के FWHM वाला एक गॉसियन-जैसा वितरण दर्शाता है। यह LED के आउटपुट की एकवर्णीयता की पुष्टि करता है, जो संवेदन अनुप्रयोगों में परिवेशी प्रकाश व्यवधान को फ़िल्टर करने के लिए महत्वपूर्ण है। यह वक्र का आकार AlGaAs-आधारित अवरक्त LED के लिए विशिष्ट है।

4.2 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमान (चित्र 2)

यह डेरेटिंग वक्र थर्मल प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है। यह दर्शाता है कि अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ कम हो जाता है। 85°C (अधिकतम कार्य तापमान) पर, अनुमत करंट 25°C पर 50mA की रेटेड मान से काफी कम है। डिज़ाइनरों को इस ग्राफ़ का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए करना चाहिए कि कार्यशील करंट, सिस्टम के अपेक्षित अधिकतम परिवेश तापमान पर वक्र द्वारा दर्शाए गए मान से अधिक न हो।

4.3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (चित्र 3)

यह डायोड का मानक I-V कर्व है। यह करंट और वोल्टेज के बीच घातांकीय संबंध दर्शाता है। यह कर्व डिजाइनरों को गैर-20mA टेस्ट कंडीशन में V का अनुमान लगाने की अनुमति देता है।_F, जो पावर सप्लाई डिजाइन और दक्षता गणना के लिए महत्वपूर्ण है।

4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान (चित्र 4)

यह ग्राफ ऑप्टिकल आउटपुट की तापमान निर्भरता को दर्शाता है। सापेक्ष विकिरण तीव्रता तापमान बढ़ने के साथ घटती है। उदाहरण के लिए, 85°C पर, आउटपुट 25°C पर मान का केवल 60-70% हो सकता है। इस नकारात्मक तापमान गुणांक को व्यापक तापमान सीमा में संचालित होने वाले सिस्टम के डिजाइन में उच्च तापमान पर सिग्नल हानि से बचने के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए।

4.5 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम अग्र धारा (चित्र 5)

यह वक्र दर्शाता है कि विशिष्ट कार्य सीमा के भीतर (उदाहरण के लिए, 50mA तक), प्रकाशिक आउटपुट लगभग अग्र धारा के समानुपाती होता है। हालाँकि, यह संबंध पूर्णतः रैखिक नहीं है; बहुत अधिक धारा पर, बढ़े हुए तापीय प्रभावों और अर्धचालक के भीतर अन्य गैर-आदर्श कारकों के कारण, दक्षता (प्रति mA विकिरण तीव्रता) में मामूली गिरावट आ सकती है।

4.6 विकिरण पैटर्न (चित्र 6)

यह ध्रुवीय आरेख दृष्टिकोण को स्पष्ट रूप से परिभाषित करता है। सामान्यीकृत तीव्रता को केंद्रीय अक्ष (0°) के सापेक्ष कोण पर आलेखित किया गया है। यह आरेख 20° के अर्ध-कोण की पुष्टि करता है, जो दर्शाता है कि केंद्र से लगभग ±10° विचलन के बाद तीव्रता तेजी से घट जाती है। यह पैटर्न एक साधारण गुंबद लेंस वाले LED की विशेषता है, जो दिशात्मक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त केंद्रित प्रकाश पुंज प्रदान करता है।

5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी

5.1 Outline Dimensions

यह उपकरण मानक T-1 3/4 थ्रू-होल पैकेज आयामों का अनुपालन करता है। प्रमुख आयामों में लगभग 5mm का बॉडी व्यास, पैकेज से पिन निकलने के बिंदु पर 2.54mm (0.1") का विशिष्ट पिन पिच, और कुल लंबाई शामिल है। ध्यान दें कि फ्लैंज के नीचे अधिकतम रेजिन उभार 1.0mm है। पिन आमतौर पर टिन-प्लेटेड कॉपर मिश्र धातु से बने होते हैं। पैकेज में पारदर्शी, रंगहीन एपॉक्सी लेंस का उपयोग किया गया है।

5.2 ध्रुवीयता पहचान

T-1 3/4 जैसे थ्रू-होल पैकेजों में, पोलैरिटी आमतौर पर लीड लंबाई (लंबी लीड आमतौर पर एनोड या पॉजिटिव होती है) और/या कैथोड (नेगेटिव) लीड के पास प्लास्टिक फ्लैंज पर एक फ्लैट मार्क द्वारा इंगित की जाती है। इस घटक द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट चिह्न के लिए स्पेसिफिकेशन शीट ड्राइंग का संदर्भ लेना चाहिए।

6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड

थर्मल शॉक और संभावित विफलताओं को रोकने के लिए सोल्डरिंग प्रोटोकॉल का पालन करना महत्वपूर्ण है।

• हैंड वेल्डिंग:तापमान-नियंत्रित सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें। प्रत्येक पिन के लिए सोल्डरिंग समय 3-5 सेकंड तक सीमित रखें, तापमान 350°C से अधिक न हो। पिन पर गर्मी लगाएं, पैकेज बॉडी पर नहीं।
• वेव सोल्डरिंग/रिफ्लो सोल्डरिंग:निर्दिष्ट शर्त पैकेज बॉडी से 4.0mm की दूरी पर 260°C पर 5 सेकंड तक है। इसका मतलब है कि यह घटक एक विशिष्ट इन्फ्रारेड या कन्वेक्शन रीफ्लो प्रोफाइल को सहन कर सकता है, लेकिन यह सुनिश्चित करने के लिए कि पैकेज स्वयं अधिक गर्म न हो, लीड की थर्मल क्षमता पर विचार किया जाना चाहिए।
• सफाई:यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई की आवश्यकता हो, तो एपॉक्सी पैकेज सामग्री के अनुकूल सॉल्वेंट का उपयोग करें। अल्ट्रासोनिक सफाई से तब तक बचें जब तक कि घटक की सुरक्षा के लिए इसकी पुष्टि न की गई हो।
• भंडारण:निर्दिष्ट तापमान सीमा (-55°C से +100°C) के भीतर, शुष्क, स्थैतिक-विद्युत सुरक्षित वातावरण में संग्रहित करें। नमी के प्रति संवेदनशील उपकरणों को, यदि उपयोग से पहले बेक नहीं किया गया है, तो सिलिका जेल सहित सीलबंद बैग में संग्रहित रखना चाहिए।

7. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग: स्मोक डिटेक्टर

एक फोटोइलेक्ट्रिक धुआँ संसूचक में, LTE-4208M को एक कक्ष में इस प्रकार रखा जाता है कि स्वच्छ हवा की स्थिति में इसकी प्रकाश किरण सीधे युग्मित फोटोट्रांजिस्टर पर न पड़े। जब धुएँ के कण कक्ष में प्रवेश करते हैं, तो वे अवरक्त प्रकाश को बिखेर देते हैं, जिससे कुछ प्रकाश फोटोट्रांजिस्टर की ओर मुड़ जाता है। इससे उत्पन्न संसूचक धारा में वृद्धि अलार्म को सक्रिय कर देती है। इस अनुप्रयोग के लिए:

• एक विकिरण तीव्रता ग्रेड का चयन करें जो विश्वसनीय धुआँ संसूचन के लिए पर्याप्त संकेत प्रदान करते हुए बिजली की खपत को न्यूनतम करे।
• LED को ड्राइव करने के लिए डीसी के बजाय पल्स करंट (जैसे, अल्पकालिक उच्च पल्स, जैसे 100mA, 10μs के लिए) का उपयोग करें, ताकि चरम संकेत बढ़े, बेहतर सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात प्राप्त हो, औसत बिजली खपत कम हो और बैटरी जीवन बढ़े।
• विकिरण तीव्रता और अधिकतम करंट के लिए तापमान डिरेटिंग पर विचार करें, क्योंकि डिटेक्टर अटारी या अन्य तापमान परिवर्तन वाले वातावरण में स्थापित किया जा सकता है।

7.2 सामान्य डिज़ाइन विचार

• करंट सीमा:फॉरवर्ड करंट को सीमित करने के लिए हमेशा एक श्रृंखला रोकनेवाला या निरंतर-धारा चालक का उपयोग करें। कभी भी LED को सीधे वोल्टेज स्रोत से न जोड़ें।
• रिवर्स वोल्टेज सुरक्षा:सर्किट्स में जहाँ रिवर्स वोल्टेज ट्रांजिएंट्स (जैसे, इंडक्टिव लोड, हॉट-प्लगिंग) संभव हों, LED के समानांतर एक प्रोटेक्शन डायोड (कैथोड से एनोड) जोड़ने पर विचार करें, ताकि किसी भी रिवर्स वोल्टेज को 0.7V से नीचे क्लैंप किया जा सके।
• हीट सिंक:निरंतर संचालन के लिए जो अधिकतम धारा रेटिंग के करीब है, PCB लेआउट पर विचार करें। पिनों के आसपास पर्याप्त तांबे का क्षेत्र प्रदान करने से ताप अपव्यय में सहायता मिलती है।
• प्रकाशीय डिज़ाइन:20° का संकीर्ण दृश्य कोण संरेखित प्रकाशीय डिज़ाइन को सरल बनाता है, लेकिन रिसीवर के साथ सावधानीपूर्वक यांत्रिक संरेखण की आवश्यकता होती है। व्यापक कवरेज के लिए, एक विसारक या लेंस की आवश्यकता हो सकती है।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदन

सामान्य, ग्रेडेड नहीं इन्फ्रारेड LED की तुलना में, LTE-4208M की प्रमुख भिन्नता इसकी गारंटीकृत विकिरण तीव्रता ग्रेडिंग में निहित है, जो पूर्वानुमेय प्रदर्शन प्रदान करती है। सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) इन्फ्रारेड LED की तुलना में, T-1 3/4 थ्रू-होल पैकेज अपनी अधिक तापीय क्षमता और लंबे लीड्स के कारण उच्च शक्ति अपव्यय क्षमता प्रदान कर सकता है, जिससे उच्चतर निरंतर या पल्स ड्राइव करंट की अनुमति मिल सकती है। जब अधिकतम फॉरवर्ड लाइट आउटपुट और बीम परिभाषा की आवश्यकता होती है, तो इसका पारदर्शी पैकेज रंगे हुए या विसरित पैकेज से बेहतर होता है, हालांकि यह स्वयं दृश्य प्रकाश के प्रति कोई अवरोध प्रदान नहीं करता है।

9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: चूंकि चरम रेटेड मान 3A है, क्या मैं इस LED को 3A पर लगातार चला सकता हूं?
उत्तर: नहीं। 3A रेटिंग विशिष्ट ड्यूटी साइकिल पर अत्यंत छोटे पल्स (10μs) के लिए है। अधिकतम निरंतर धारा 50mA है। इससे अधिक होने पर अत्यधिक गर्मी के कारण डिवाइस तेजी से क्षतिग्रस्त हो जाएगी।

प्रश्न: रिवर्स वोल्टेज रेटिंग केवल 5V क्यों है?
उत्तर: इन्फ्रारेड एलईडी को फॉरवर्ड कंडक्शन के लिए अनुकूलित किया गया है। इसकी सेमीकंडक्टर संरचना उच्च रिवर्स बायस को झेलने के लिए डिज़ाइन नहीं की गई है। सर्किट को रिवर्स वोल्टेज लगने से रोकना सुनिश्चित करें।

प्रश्न: सही बिन (A से G) कैसे चुनें?
उत्तर: अपने सिस्टम को रिसीवर सिरे पर आवश्यक सिग्नल शक्ति के आधार पर चुनाव करें। यदि आपका डिटेक्टर सर्किट गेन अधिक है और बिजली की खपत को कम करने की आवश्यकता है, तो निचला बिन (A, B) पर्याप्त हो सकता है। अधिक दूरी, कमजोर डिटेक्टर, या उच्च सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात की आवश्यकता वाले सिस्टम के लिए, उच्च बिन (E, F, G) चुनें। अपने विशिष्ट ऑप्टिकल पाथ का उपयोग करके परीक्षण करने की सलाह दी जाती है।

प्रश्न: विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज 1.6V है। 20mA करंट के लिए, 5V पावर सप्लाई के साथ कितने ओम का रेसिस्टर इस्तेमाल करना चाहिए?
उत्तर: R = (V_supply- V_F) / I_F= (5V - 1.6V) / 0.020A = 170 ओम। निकटतम मानक मान (उदाहरण के लिए, 180 ओम) का उपयोग करें और वास्तविक धारा की जाँच करें: I_F= (5V - 1.6V) / 180 = ~18.9mA, जो स्वीकार्य है।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी

परिदृश्य:एक औद्योगिक कन्वेयर बेल्ट के लिए कम बिजली खपत वाली, बैटरी से चलने वाली वस्तु गणना प्रणाली डिजाइन करें। सिस्टम एक थ्रू-बीम सेंसर का उपयोग करता है, जहां LTE-4208M एलईडी और LTR-3208 फोटोट्रांजिस्टर कन्वेयर बेल्ट के दोनों ओर एक-दूसरे के सामने रखे जाते हैं।

डिजाइन चरण:

1. लक्ष्य:सभी वस्तुओं का विश्वसनीय पता लगाना सुनिश्चित करते हुए, बैटरी जीवन को अधिकतम करना।
2. ड्राइव विधि:पल्स ऑपरेशन का उपयोग करें। माइक्रोकंट्रोलर 100Hz, 10% ड्यूटी साइकल (1ms ऑन, 9ms ऑफ) के साथ पल्स जनरेट करता है।
3. करंट गणना:औसत पावर सीमा के भीतर रहने के लिए, पल्स करंट का चयन करें। Pd=100mW और V के अनुसार_F~1.6V, औसत I_F~62.5mA तक पहुँच सकता है। 10% ड्यूटी साइकिल के लिए, पल्स I_F625mA तक पहुँच सकता है। मजबूत सिग्नल के लिए, एक रूढ़िवादी 100mA पल्स करंट चुना गया।
4. घटक चयन:अच्छी सिग्नल तीव्रता के लिए LTE-4208M का ग्रेड D या E चुनें। मिलान करने वाला LTR-3208 फोटोट्रांजिस्टर चुनें।
5. सर्किट:एक माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन का उपयोग करके एक ट्रांजिस्टर (जैसे NPN BJT या N-चैनल MOSFET) को चलाएं, जो LED के माध्यम से 100mA की पल्स को स्विच करता है। एक श्रृंखला रोकनेवाला धारा निर्धारित करता है: R = (3.3V_GPIO- V_CE(sat)- V_F) / I_Fफोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट कम्पेरेटर या माइक्रोकंट्रोलर ADC से जुड़ा होता है।
6. विचार:परिवेशी प्रकाश के प्रभाव को ध्यान में रखने के लिए, LED पल्स के साथ डिटेक्शन को सिंक्रनाइज़ करें (सिंक्रोनस डिटेक्शन)। आउटपुट तीव्रता पर तापमान के प्रभाव पर विचार करें।

यह विधि औसत करंट खपत को लगभग 10mA (100mA * 10%) तक कम कर देती है, न कि निरंतर 20-50mA के, जिससे मजबूत पहचान योग्य प्रकाश स्पंद बनाए रखते हुए बैटरी जीवन में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।

11. कार्य सिद्धांत

LTE-4208M एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है जो एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड (AlGaAs) जैसी सामग्रियों से बना है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है जो सामग्री के बैंडगैप ऊर्जा से अधिक होता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट किए जाते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे ऊर्जा मुक्त करते हैं। एक लाइट एमिटिंग डायोड (LED) में, यह ऊर्जा मुख्य रूप से फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) सेमीकंडक्टर सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। 940nm पर ट्यून किए गए AlGaAs के लिए, बैंडगैप ऊर्जा लगभग 1.32 इलेक्ट्रॉन वोल्ट (eV) होती है। पारदर्शी एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन एक लेंस के रूप में कार्य करता है, उत्सर्जन पैटर्न को आकार देता है और पर्यावरणीय सुरक्षा प्रदान करता है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

इन्फ्रारेड एमिटर तकनीक का निरंतर विकास जारी है। LTE-4208M जैसे उपकरणों से संबंधित रुझानों में शामिल हैं:

• दक्षता में वृद्धि:निरंतर सामग्री विज्ञान अनुसंधान का लक्ष्य इन्फ्रारेड एलईडी की वॉल-प्लग दक्षता (प्रकाश शक्ति आउटपुट / विद्युत शक्ति इनपुट) में सुधार करना है, ताकि समान प्रकाश आउटपुट पर ताप और बिजली की खपत कम हो सके।
• उच्च गति मॉड्यूलेशन:ऑप्टिकल डेटा संचार (जैसे IrDA, Li-Fi) और उच्च गति संवेदन अनुप्रयोगों के लिए तेजी से स्विच करने में सक्षम LED विकसित करना।
• एकीकरण:एकीकृत फोटोनिक घटकों की ओर विकास, जहां एकल मॉड्यूल में ट्रांसमीटर, डिटेक्टर और कभी-कभी ड्राइवर सर्किट को संयोजित किया जाता है, जिससे डिज़ाइन सरल होता है और संरेखण एवं प्रदर्शन स्थिरता में सुधार होता है।
• वैकल्पिक तरंगदैर्ध्य:विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अन्य निकट-अवरक्त तरंगदैर्ध्य (जैसे 850nm, 880nm) तक विस्तार, जैसे आई-ट्रैकिंग (जहां 940nm अपनी अधिक अदृश्य प्रकृति के कारण प्राथमिकता प्राप्त है) या विभिन्न सिलिकॉन डिटेक्टर संवेदनशीलताओं के साथ संगतता।
• पैकेजिंग लघुकरण:हालांकि थ्रू-होल पैकेजिंग उच्च शक्ति या उच्च विश्वसनीयता अनुप्रयोगों में लोकप्रिय बनी हुई है, स्वचालित असेंबली और सीमित स्थान वाले डिज़ाइनों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी (SMD) की ओर एक मजबूत प्रवृत्ति है।

LTE-4208M अपने सिद्ध T-1 3/4 पैकेज, उच्च विकिरण आउटपुट और कठोर बिनिंग के साथ, एक परिपक्व और विश्वसनीय समाधान का प्रतिनिधित्व करता है, जो इसके प्राथमिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, विशेष रूप से उन स्थितियों में जहां थ्रू-होल माउंटिंग पसंद की जाती है या आवश्यक होती है।