LTE-4208 इन्फ्रारेड एमिटर डेटाशीट - 940nm वेवलेंथ - T-1 3/4 पैकेज - 5V रिवर्स वोल्टेज - 100mW पावर डिसिपेशन - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-4208 श्रृंखला एक उच्च-विकिरण शक्ति वाला इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड है, जिसे विश्वसनीय और कुशल IR उत्सर्जन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। 940nm की चरम तरंगदैर्ध्य पर कार्य करने वाला यह उपकरण, पानी जैसे स्पष्ट लेंस वाले मानक T-1 3/4 पैकेज में रखा गया है, जो इसे विभिन्न संवेदन और पहचान प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है।

1.1 मुख्य विशेषताएँ और लक्षित बाज़ार

LTE-4208 के प्राथमिक लाभों में इसकी उच्च विकिरण तीव्रता, बाधारहित उत्सर्जन के लिए स्पष्ट लेंस, और LTR-3208 श्रृंखला जैसे संबंधित फोटोट्रांजिस्टर के साथ इसकी वर्णक्रमीय मिलान शामिल है, जो अनुकूलित रिसीवर प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है। यह एक लीड-मुक्त और RoHS अनुपालन उत्पाद है। इसके मुख्य लक्षित अनुप्रयोग धुआँ संसूचक प्रणालियों और सामान्य-उद्देश्य इन्फ्रारेड एमिटर सर्किट में हैं, जहाँ सटीक, स्पंदित IR संकेतों की आवश्यकता होती है।

2. तकनीकी मापदंड: गहन वस्तुनिष्ठ व्याख्या

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं, जिनके परे उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। ये निरंतर संचालन के लिए नहीं हैं।

• शक्ति क्षय (Pd):100 mW। यह फॉरवर्ड वोल्टेज और करंट से गणना की गई, मुख्य रूप से ऊष्मा के रूप में, उपकरण के भीतर अधिकतम अनुमेय शक्ति हानि है।
• चरम फॉरवर्ड करंट (I_FP):स्पंदित स्थितियों (300 pps, 10µs स्पंद चौड़ाई) में 3 A। यह उच्च धारा क्षमता लंबी दूरी के संवेदन के लिए बहुत चमकीले, अल्प अवधि के स्पंदों को सक्षम बनाती है।
• निरंतर फॉरवर्ड करंट (I_F):50 mA। विश्वसनीय निरंतर संचालन के लिए अधिकतम DC धारा।
• रिवर्स वोल्टेज (V_R):5 V। रिवर्स बायस में इस वोल्टेज से अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है।
• संचालन और भंडारण तापमान:क्रमशः -40°C से +85°C और -55°C से +100°C, जो औद्योगिक वातावरण के लिए एक मजबूत घटक को इंगित करता है।
• लीड सोल्डरिंग तापमान:शरीर से 1.6mm की दूरी पर 5 सेकंड के लिए 260°C, हाथ या वेव सोल्डरिंग के लिए थर्मल प्रोफाइल को परिभाषित करता है।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

ये 25°C पर मापे गए सामान्य प्रदर्शन मापदंड हैं।

• विकिरण तीव्रता (I_E):मुख्य प्रकाशीय आउटपुट पैरामीटर, mW/sr (मिलीवाट प्रति स्टेरेडियन) में मापा जाता है। इसे न्यूनतम और विशिष्ट मूल्यों के साथ कई BIN कोड (A से D4 तक) में निर्दिष्ट किया गया है, जो आवश्यक आउटपुट शक्ति के आधार पर चयन की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, BIN A 3.31-7.22 mW/sr प्रदान करता है, जबकि BIN D4 15.72 mW/sr (न्यूनतम) प्रदान करता है।
• चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_Peak):940 nm। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में है, मानव आँख के लिए अदृश्य है, और रिमोट कंट्रोल और सेंसर के लिए एक सामान्य तरंगदैर्ध्य है क्योंकि यह परिवेशी प्रकाश व्यवधान से बचाता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन अर्ध-चौड़ाई (Δλ):50 nm। यह उत्सर्जित प्रकाश की बैंडविड्थ को परिभाषित करता है; एक संकीर्ण बैंडविड्थ एक अधिक एकवर्णी स्रोत को इंगित करेगी।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):I_F=20mA पर 1.6 V (सामान्य)। यह डायोड के संचालन के दौरान इसके पार वोल्टेज ड्रॉप है, जो ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
• रिवर्स करंट (I_R):V_R=5V पर 100 µA (अधिकतम)। एक लीकेज पैरामीटर; डेटाशीट स्पष्ट रूप से नोट करती है कि यह स्थिति केवल परीक्षण के लिए है और उपकरण रिवर्स संचालन के लिए नहीं है।
• देखने का कोण (2θ_1/2):20 डिग्री। यह संकीर्ण बीम कोण विकिरण तीव्रता को एक निर्देशित बीम में केंद्रित करता है, जो लक्षित संवेदन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।

3. बिनिंग प्रणाली स्पष्टीकरण

LTE-4208 एक विकिरण तीव्रता बिनिंग प्रणाली का उपयोग करता है। घटकों का 20mA के मानक परीक्षण धारा पर उनके मापे गए विकिरण आउटपुट के आधार पर परीक्षण किया जाता है और विभिन्न प्रदर्शन समूहों (BINs) में वर्गीकृत किया जाता है। यह डिजाइनरों को अपने अनुप्रयोग के लिए गारंटीकृत न्यूनतम प्रकाशीय आउटपुट वाले भागों का चयन करने की अनुमति देता है, विशेष रूप से जब कई एमिटर का उपयोग किया जाता है, तो सिस्टम प्रदर्शन में स्थिरता सुनिश्चित करता है। बिन A (सबसे कम आउटपुट) से D4 (सबसे अधिक आउटपुट) तक होते हैं। डिजाइनरों को प्रकाशीय शक्ति स्तर की गारंटी के लिए ऑर्डर करते समय आवश्यक BIN कोड निर्दिष्ट करना होगा।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट डिज़ाइन विश्लेषण के लिए कई प्रमुख ग्राफ़ प्रदान करती है।

4.1 स्पेक्ट्रल वितरण (चित्र.1)

This curve shows the relative radiant intensity as a function of wavelength, centered around the 940nm peak with the defined 50nm half-width. It confirms the emission is within the intended IR band.

4.2 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमान (चित्र.2)

यह डीरेटिंग वक्र दर्शाता है कि अधिकतम अनुमेय निरंतर फॉरवर्ड करंट परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ कैसे घटता है। 85°C पर, अधिकतम धारा 25°C की तुलना में काफी कम होती है, जो डिज़ाइन में थर्मल प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है।

4.3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (चित्र.3)

एक डायोड का मानक I-V विशेषता वक्र। यह घातीय संबंध दर्शाता है, जिसमें 20mA पर 1.6V का सामान्य V_Fचिह्नित है। यह वक्र LED के साथ श्रृंखला में करंट-लिमिटिंग रोकनेवाला डिजाइन करने के लिए आवश्यक है।

4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान (चित्र.4) और बनाम फॉरवर्ड करंट (चित्र.5)

चित्र.4 प्रकाशीय आउटपुट की तापमान निर्भरता को दर्शाता है, जो आम तौर पर तापमान बढ़ने पर दक्षता में कमी दिखाता है। चित्र.5 ड्राइव करंट और प्रकाश आउटपुट के बीच उप-रैखिक संबंध दर्शाता है; धारा को दोगुना करने से आउटपुट दोगुना नहीं होता है, जो LED में एक सामान्य लक्षण है।

4.5 विकिरण आरेख (चित्र.6)

20-डिग्री के देखने के कोण का दृश्य रूप से प्रतिनिधित्व करने वाला एक ध्रुवीय प्लॉट। तीव्रता को सामान्यीकृत किया गया है, जो बीम की एकाग्रता दर्शाता है।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

उपकरण एक थ्रू-होल T-1 3/4 (5mm) पैकेज का उपयोग करता है। आउटलाइन ड्राइंग में लीड व्यास, लेंस व्यास और समग्र ऊंचाई सहित प्रमुख आयाम निर्दिष्ट हैं। महत्वपूर्ण नोट्स में शामिल हैं: सभी आयाम mm में, ±0.25mm का सहनशीलता, फ्लैंज के नीचे रेजिन प्रोट्रूज़न अधिकतम 1.0mm, और लीड स्पेसिंग पैकेज से लीड उभरने के बिंदु पर मापी जाती है। ध्रुवता आम तौर पर एक लंबी एनोड लीड या पैकेज फ्लैंज पर एक सपाट स्थान द्वारा इंगित की जाती है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

6.1 भंडारण

घटकों को <30°C और <70% RH पर संग्रहीत किया जाना चाहिए। नमी-संवेदनशील बैग खोलने के बाद, उन्हें 3 महीने के भीतर एक नियंत्रित वातावरण (<25°C, <60% RH) में उपयोग किया जाना चाहिए ताकि लीड ऑक्सीकरण को रोका जा सके जो सोल्डरिंग क्षमता को प्रभावित करता है।

6.2 सफाई

केवल आइसोप्रोपाइल अल्कोहल (IPA) जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स की सिफारिश की जाती है।

6.3 लीड फॉर्मिंग

मोड़ लेंस के आधार से कम से कम 3mm दूर बनाए जाने चाहिए। आधार का उपयोग फुलक्रम के रूप में नहीं किया जा सकता है। फॉर्मिंग कमरे के तापमान पर और सोल्डरिंग से पहले की जानी चाहिए।

6.4 सोल्डरिंग

थर्मल क्षति को रोकने के लिए दो विधियाँ सख्त सीमाओं के साथ निर्दिष्ट हैं:
लीड सोल्डरिंग:अधिकतम 350°C पर 3 सेकंड, सोल्डर बिंदु लेंस आधार से 1.6mm से अधिक निकट नहीं।
वेव सोल्डरिंग:60s के लिए अधिकतम 100°C तक प्री-हीट, 5s के लिए अधिकतम 260°C पर सोल्डर वेव, डिपिंग पॉइंट आधार से 1.6mm से कम नहीं।
महत्वपूर्ण चेतावनी:लेंस को कभी भी सोल्डर में डुबोया नहीं जाना चाहिए। IR रीफ्लो इस थ्रू-होल पैकेज के लिए उपयुक्त नहीं है। अत्यधिक गर्मी या समय लेंस को विकृत कर सकता है या LED को नष्ट कर सकता है।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• धुआँ संसूचक:फोटोइलेक्ट्रिक धुआँ संसूचकों में उपयोग किया जाता है जहाँ उत्सर्जित IR बीम धुएँ के कणों द्वारा एक रिसीवर पर बिखर जाता है।
• निकटता और वस्तु संवेदन:अवरोधक या परावर्तक संवेदन विन्यास में एक मिलान फोटोट्रांजिस्टर (जैसे, LTR-3208) के साथ जोड़ा जाता है।
• औद्योगिक स्वचालन:वस्तु गिनती, स्थिति संवेदन और किनारा पहचान के लिए।

7.2 डिज़ाइन विचार और ड्राइव विधि

LED धारा-संचालित उपकरण हैं। समानांतर में कई LED ड्राइव करते समय एक समान चमक सुनिश्चित करने के लिए, यहअनिवार्यहै कि प्रत्येक LED के साथ श्रृंखला में एक अलग करंट-लिमिटिंग रोकनेवाला (सर्किट मॉडल A) का उपयोग किया जाए। समानांतर सरणी (सर्किट मॉडल B) के लिए एकल रोकनेवाला का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि व्यक्तिगत LED के फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) में भिन्नता होती है, जिससे असमान धारा वितरण और इस प्रकार असमान चमक होती है। रोकनेवाले का मान R = (V_supply- V_F) / I_F.

7.3 ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सुरक्षा

इन्फ्रारेड LED ESD के प्रति संवेदनशील होते हैं। अनिवार्य सावधानियों में शामिल हैं: ग्राउंडेड रिस्ट स्ट्रैप्स और वर्कस्टेशन का उपयोग करना, प्लास्टिक लेंस पर स्थैतिक बिजली को बेअसर करने के लिए आयनकारी का उपयोग करना, और यह सुनिश्चित करना कि उपकरणों को संभालने वाले सभी कर्मियों को ESD प्रशिक्षण प्राप्त हो। डेटाशीट में स्थैतिक-सुरक्षित क्षेत्रों के लिए एक विस्तृत चेकलिस्ट प्रदान की गई है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

LTE-4208 के प्रमुख विभेदक इसकी उच्च स्पंदित धारा क्षमता (3A) है, जो लंबी दूरी या शोर-प्रतिरोधी स्पंदित संचालन के लिए बहुत उच्च तात्कालिक विकिरण शक्ति सक्षम बनाती है, और LTR-3208 फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखला के साथ इसकी विशिष्ट मिलान है। संकीर्ण 20-डिग्री देखने का कोण व्यापक-कोण एमिटर की तुलना में अक्ष पर उच्च तीव्रता प्रदान करता है, जो इसे निर्देशित बीम अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है। स्पष्ट बिनिंग संरचना पूर्वानुमानित प्रकाशीय प्रदर्शन की अनुमति देती है।

9. तकनीकी मापदंडों पर आधारित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
A: नहीं। आपको एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रोकनेवाला का उपयोग करना चाहिए। उदाहरण के लिए, 5V आपूर्ति, 1.6V का V_F, और 20mA के वांछित I_Fके साथ, रोकनेवाला (5V - 1.6V) / 0.02A = 170 ओम होगा (मानक 180 ओम रोकनेवाला का उपयोग करें)।

प्रश्न: BIN कोड का उद्देश्य क्या है?
A: यह एक न्यूनतम विकिरण तीव्रता की गारंटी देता है। धुआँ संसूचक जैसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग के लिए जहाँ संकेत शक्ति महत्वपूर्ण है, उच्च BIN (जैसे, D2) निर्दिष्ट करना निचले BIN (जैसे, A) की तुलना में एक मजबूत IR बीम सुनिश्चित करता है।

प्रश्न: देखने का कोण इतना संकीर्ण क्यों है?
A: एक संकीर्ण बीम प्रकाशीय शक्ति को एक छोटे ठोस कोण में केंद्रित करता है, जिससे केंद्रीय अक्ष के साथ तीव्रता बढ़ जाती है। यह निर्देशित संवेदन अनुप्रयोगों में सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार करता है और लंबी संवेदन दूरी की अनुमति देता है।

प्रश्न: क्या मैं इसका उपयोग इसकी चरम धारा पर निरंतर तरंग (CW) संचालन के लिए कर सकता हूँ?
A: नहीं। 3A रेटिंग केवल स्पंदित संचालन (10µs स्पंद) के लिए है। अधिकतम निरंतर धारा 50mA है। निरंतर रेटिंग से अधिक होने पर उपकरण अधिक गर्म हो जाएगा और क्षतिग्रस्त हो जाएगा।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन और उपयोग मामला

मामला: स्लॉट-प्रकार वस्तु काउंटर डिजाइन करना।
एक LTE-4208 IR एमिटर एक स्लॉट के एक तरफ रखा जाता है, और एक LTR-3208 फोटोट्रांजिस्टर सीधे विपरीत रखा जाता है। जब स्लॉट में कोई वस्तु नहीं होती है, तो IR बीम रिसीवर से टकराता है, जिससे एक उच्च संकेत उत्पन्न होता है। जब कोई वस्तु गुजरती है, तो यह बीम को बाधित करती है, जिससे रिसीवर संकेत गिर जाता है। LTE-4208 की उच्च स्पंदित धारा क्षमता डिजाइनर को बहुत कम अवधि के लिए उच्च धारा (जैसे, 1A) पर LED को स्पंदित करने की अनुमति देती है। यह एक बहुत चमकीला फ्लैश बनाता है जो परिवेशी IR शोर को दूर कर सकता है, जिससे सिस्टम विश्वसनीयता बढ़ जाती है। डिजाइनर अंतराल के पार पर्याप्त बीम शक्ति सुनिश्चित करने के लिए BIN C LED का चयन करता है। बहु-सेंसर सरणी में प्रत्येक LED के साथ श्रृंखला में व्यक्तिगत 10-ओम रोकनेवाले का उपयोग सुसंगत धारा सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। असेंबली PCB पर लगाने के दौरान थर्मल क्षति को रोकने के लिए सोल्डरिंग दिशानिर्देशों का पालन करती है।

11. सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड (IRED) एक अर्धचालक p-n जंक्शन डायोड है जो फॉरवर्ड बायस्ड होने पर असंगत अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित करता है। इलेक्ट्रॉन उपकरण के भीतर छिद्रों के साथ पुनर्संयोजन करते हैं, जिससे फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। इन फोटॉनों की तरंगदैर्ध्य उपयोग किए गए अर्धचालक पदार्थ (जैसे, 940nm के लिए गैलियम आर्सेनाइड प्रकार) की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित की जाती है। T-1 3/4 पैकेज अर्धचालक चिप को रखता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, और एक एपॉक्सी लेंस को शामिल करता है जो उत्सर्जित प्रकाश बीम को आकार देता है (इस मामले में, 20-डिग्री पैटर्न में)।

12. विकास प्रवृत्तियाँ

इन्फ्रारेड एमिटर का क्षेत्र उच्च दक्षता (प्रति विद्युत वाट अधिक विकिरण शक्ति), डेटा संचार अनुप्रयोगों के लिए उच्च गति और बढ़ी हुई एकीकरण की ओर विकसित होना जारी है। प्रवृत्तियों में स्वचालित असेंबली के लिए सतह-माउंट उपकरण (SMD) पैकेज का विकास, उच्च शक्ति आउटपुट के लिए मल्टी-चिप सरणी, और विशिष्ट गैस संवेदन अनुप्रयोगों के लिए और भी संकीर्ण वर्णक्रमीय चौड़ाई वाले उपकरण शामिल हैं। आधुनिक निम्न-वोल्टेज डिजिटल सर्किट के साथ संगत होने के लिए कम संचालन वोल्टेज की ओर भी एक प्रयास है। एक अर्धचालक जंक्शन में इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस का मूलभूत सिद्धांत स्थिर रहता है, लेकिन पदार्थ विज्ञान और पैकेजिंग प्रौद्योगिकी प्रगति के प्रमुख चालक हैं।