IR Emitter LED LTE-4206 डेटाशीट - 940nm वेवलेंथ - 20mA फॉरवर्ड करंट - 1.6V फॉरवर्ड वोल्टेज - 20° व्यूइंग एंगल - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-4206 एक कम लागत वाला, लघु अवरक्त (IR) उत्सर्जक है, जिसे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक संवेदन और संचार अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य 940 नैनोमीटर (nm) की शिखर तरंगदैर्ध्य पर अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित करना है। यह उपकरण एक स्पष्ट, पारदर्शी प्लास्टिक एंड-लुकिंग पैकेज में रखा गया है, जो कुशल प्रकाश उत्सर्जन की अनुमति देता है। एक प्रमुख विशेषता संबंधित फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखलाओं के साथ इसका यांत्रिक और वर्णक्रमीय मिलान है, जो भौतिक आयामों और वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया में अनुकूलता सुनिश्चित करके रिसीवर सर्किट के डिज़ाइन को सरल बनाता है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके पार डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन्हें 25°C के परिवेश तापमान (T_A) पर निर्दिष्ट किया गया है।

• Power Dissipation (P_D): 90 mW. यह डिवाइस द्वारा ऊष्मा के रूप में व्यय की जा सकने वाली अधिकतम स्वीकार्य शक्ति है।
• Peak Forward Current (I_FP): 1 A. यह अधिकतम अनुमेय स्पंदित धारा है, जो 300 स्पंद प्रति सेकंड (pps) और 10 μs स्पंद चौड़ाई की शर्तों के तहत निर्दिष्ट है।
• Continuous Forward Current (I_F): 60 mA. यह अधिकतम DC धारा है जो लगातार लागू की जा सकती है।
• Reverse Voltage (V_R): 5 V. रिवर्स बायस में इस वोल्टेज से अधिक होने पर LED जंक्शन क्षतिग्रस्त हो सकता है।
• Operating Temperature Range: -40°C से +85°C. यह डिवाइस इस परिवेश तापमान सीमा के भीतर कार्य करने की गारंटी है।
• भंडारण तापमान सीमा: -55°C से +100°C.
• लीड सोल्डरिंग तापमान: 260°C for 5 seconds, measured 1.6mm from the package body.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

ये पैरामीटर T_A=25°C पर मापे जाते हैं और सामान्य संचालन स्थितियों में डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं। ऑप्टिकल पैरामीटर के परीक्षण के लिए फॉरवर्ड करंट (I_F) आमतौर पर 20mA होता है।

• एपर्चर रेडिएंट इन्सिडेंस (E_e): mW/cm² में मापा जाता है, यह एक सतह पर आपतित प्रति इकाई क्षेत्र विकिरण शक्ति है। यह मान बिन के अनुसार भिन्न होता है (धारा 3 देखें)।
• Radiant Intensity (I_E): mW/sr में मापा जाता है, यह प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित विकिरण शक्ति है। यह IR स्रोत की चमक को चरित्रित करने के लिए एक प्रमुख पैरामीटर है। मानों को बिन किया गया है।
• Peak Emission Wavelength (λ_Peak): 940 nm (typical). यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर उत्सर्जित प्रकाश शक्ति अधिकतम होती है। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम के भीतर आता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ): 50 nm (typical). यह पैरामीटर, जिसे फुल विड्थ एट हाफ मैक्सिमम (FWHM) के नाम से भी जाना जाता है, स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को दर्शाता है। 50 nm के मान का अर्थ है कि उत्सर्जित प्रकाश तरंगदैर्ध्य की एक श्रेणी को कवर करता है जो शिखर के चारों ओर केंद्रित लगभग 50 nm चौड़ी है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F): 1.2 V (न्यूनतम), 1.6 V (सामान्य) I_F=20mA पर। यह निर्दिष्ट धारा प्रवाहित होने पर LED के सिरों पर वोल्टेज पात है।
• प्रतिलोम धारा (I_R): 100 μA (अधिकतम) V_R=5V पर। यह वह छोटी रिसाव धारा है जो उपकरण के प्रतिलोम अभिनत होने पर प्रवाहित होती है।
• Viewing Angle (2θ_1/2): 20 degrees. This is the full angle at which the radiant intensity drops to half of its maximum value (on-axis). A 20° angle indicates a relatively focused beam.

3. Binning System Explanation

LTE-4206 अपने प्रमुख ऑप्टिकल आउटपुट पैरामीटर्स, एपर्चर रेडिएंट इन्सिडेंस (E_e) और रेडिएंट इंटेंसिटी (I_E) के लिए एक बिनिंग सिस्टम का उपयोग करता है। बिनिंग एक विनिर्माण प्रक्रिया है जो घटकों को प्रदर्शन समूहों में वर्गीकृत करती है ताकि एक परिभाषित सीमा के भीतर स्थिरता सुनिश्चित की जा सके। डिवाइस को चार बिन में वर्गीकृत किया गया है: A, B, C, और D।

• बिन A: E_e = 0.184 - 0.54 mW/cm²; I_E = 1.383 - 4.06 mW/sr.
• Bin B: E_e = 0.36 - 0.78 mW/cm²; I_E = 2.71 - 5.87 mW/sr.
• Bin C: E_e = 0.52 - 1.02 mW/cm²; I_E = 3.91 - 7.67 mW/sr.
• Bin D: E_e = 0.68 mW/cm² (min); I_E = 5.11 mW/sr (min). This bin represents the highest output group.

यह प्रणाली डिजाइनरों को एक ऐसा बिन चुनने की अनुमति देती है जो किसी दिए गए अनुप्रयोग के लिए उनकी विशिष्ट संवेदनशीलता या रेंज आवश्यकताओं को पूरा करता है।

4. Performance Curve Analysis

डेटाशीट कई विशेषता वक्र प्रदान करती है जो विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को दर्शाते हैं।

4.1 Spectral Distribution (Fig. 1)

यह वक्र तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण तीव्रता दर्शाता है। यह 940 nm पर शिखर उत्सर्जन और लगभग 50 nm वर्णक्रमीय अर्ध-चौड़ाई की पुष्टि करता है। वक्र का आकार एक GaAlAs इन्फ्रारेड LED के लिए विशिष्ट है।

4.2 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (IV कर्व) (चित्र 3)

यह ग्राफ I को_F V के विरुद्ध_Fआलेखित करता है। यह एक डायोड की विशेषता वाले घातांकीय संबंध को प्रदर्शित करता है। करंट-लिमिटिंग ड्राइवर सर्किट के डिजाइन के लिए यह वक्र आवश्यक है। सामान्य V_F 20mA पर 1.6V का यहाँ सत्यापन किया जा सकता है।

4.3 सापेक्ष रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट (चित्र 5)

यह प्लॉट दर्शाता है कि एक महत्वपूर्ण सीमा में ऑप्टिकल आउटपुट (रेडिएंट इंटेंसिटी) फॉरवर्ड करंट के साथ लगभग रैखिक है। यह रैखिकता नियंत्रण को सरल बनाती है; ड्राइव करंट बढ़ाने से प्रकाश उत्पादन सीधे और पूर्वानुमेय रूप से बढ़ता है।

4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान (चित्र 4)

यह महत्वपूर्ण वक्र LED के आउटपुट की तापमान निर्भरता को दर्शाता है। विकिरण तीव्रता परिवेश तापमान बढ़ने के साथ घटती है। पूर्ण तापमान सीमा (-40°C से +85°C) पर काम करने के लिए बनाए गए डिज़ाइनों में इस अवमूल्यन को ध्यान में रखा जाना चाहिए ताकि उच्च तापमान पर पर्याप्त सिग्नल शक्ति सुनिश्चित हो सके।

4.5 विकिरण आरेख (चित्र 6)

यह एक ध्रुवीय आरेख है जो उत्सर्जित प्रकाश के स्थानिक वितरण को दर्शाता है। यह दृश्य रूप से 20° के दृश्य कोण की पुष्टि करता है, जो दर्शाता है कि केंद्रीय अक्ष (0°) से दूर के कोणों पर तीव्रता कैसे कम होती है।

5. Mechanical & Package Information

डिवाइस एक मिनिएचर प्लास्टिक एंड-लुकिंग पैकेज का उपयोग करता है। डेटाशीट से प्रमुख आयामी नोट्स में शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में हैं (कोष्ठक में इंच दिए गए हैं)।
• सामान्य सहनशीलता ±0.25mm (±0.010") है, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो।
• फ्लैंज के नीचे रेजिन का अधिकतम उभार 1.0mm (0.039") है।
• लीड स्पेसिंग उस बिंदु पर मापी जाती है जहां लीड्स पैकेज बॉडी से निकलती हैं।
• पैकेज स्पष्ट और पारदर्शी है।

(Note: Specific numerical dimensions from a drawing are not provided in the text excerpt, but would typically include body diameter, length, lead diameter, and spacing).

6. Soldering & Assembly Guidelines

प्रदान किया गया प्राथमिक दिशानिर्देश हैंड सोल्डरिंग के लिए है: लीड्स को 260°C पर अधिकतम 5 सेकंड की अवधि के लिए सोल्डर किया जा सकता है, जिसमें गर्मी प्लास्टिक पैकेज बॉडी से कम से कम 1.6mm (0.063") दूर लगाई जानी चाहिए। यह एपॉक्सी रेजिन को थर्मल क्षति से बचाने के लिए है। वेव या रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए, मानक इन्फ्रारेड LED प्रोफाइल्स का पालन किया जाना चाहिए, पैकेज की थर्मल सीमा के भीतर रहने के लिए पीक तापमान और लिक्विडस से ऊपर समय पर ध्यान देना चाहिए।

7. Application Suggestions

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• Object Detection & Proximity Sensing: Paired with a matched phototransistor (e.g., LTR-4206 series) in reflective or break-beam configurations. Used in printers, copiers, vending machines, and industrial automation.
• इन्फ्रारेड डेटा ट्रांसमिशन: लघु-परास, निम्न-डेटा-दर श्रृंखला संचार लिंक, रिमोट कंट्रोल इकाइयों, या ऑप्टिकल एनकोडर के लिए उपयुक्त।
• धुआं पहचान: ऑप्टिकल चैंबर आधारित धुआं डिटेक्टरों में प्रयुक्त।

7.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• करंट लिमिटिंग: हमेशा I को सीमित करने के लिए एक श्रृंखला प्रतिरोधक या स्थिर धारा ड्राइवर का उपयोग करें।_F वांछित मान तक (जैसे, विशिष्ट प्रदर्शन के लिए 20mA), कभी भी सीधे वोल्टेज स्रोत से न जोड़ें।
• थर्मल प्रबंधन: तापमान के साथ आउटपुट डिरेटिंग का हिसाब लगाएं (चित्र 4)। सुनिश्चित करें कि शक्ति क्षय (I_F * V_F) परिवेशी परिस्थितियों को ध्यान में रखते हुए 90mW से अधिक नहीं होता है।
• ऑप्टिकल संरेखण: इष्टतम सिग्नल युग्मन के लिए, विशेष रूप से ब्रेक-बीम सेटअप में, 20° दृश्य कोण के लिए युग्मित डिटेक्टर के साथ सावधानीपूर्वक संरेखण की आवश्यकता होती है।
• विद्युत शोर: संवेदन अनुप्रयोगों में, एलईडी ड्राइवर धारा को मॉड्यूलेट करें और रिसीवर सर्किट में सिंक्रोनस डिटेक्शन का उपयोग करके परिवेशी प्रकाश (जैसे सूर्य का प्रकाश, तापदीप्त बल्ब) को अस्वीकार करें, जिसमें 940nm आईआर घटक हो सकते हैं।

8. Technical Comparison & Differentiation

LTE-4206 की प्राथमिक विशिष्टताएं इसकी यांत्रिक और वर्णक्रमीय मिलान एक विशिष्ट फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखला से है। यह गारंटी देता है कि रिसीवर का सक्रिय क्षेत्र और वर्णक्रमीय संवेदनशीलता वक्र उत्सर्जक के आउटपुट पैटर्न और तरंगदैर्ध्य के साथ इष्टतम रूप से संरेखित हैं, जिससे सिस्टम दक्षता अधिकतम होती है और यांत्रिक डिजाइन सरल हो जाता है। स्पष्ट पैकेज टिंटेड या डिफ्यूज्ड पैकेज की तुलना में उच्च बाहरी दक्षता प्रदान करता है। बिनिंग सिस्टम आवश्यक आउटपुट स्तर का चयन करने में लचीलापन प्रदान करता है। इसका कम लागत और लघु आकार यह इसे उच्च-मात्रा, स्थान-सीमित उपभोक्ता और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

Q: 940nm तरंगदैर्ध्य का उद्देश्य क्या है?
A: 940nm निकट-अवरक्त सीमा में है, जो मानव आँखों के लिए अदृश्य है। यह एक सामान्य तरंगदैर्ध्य है क्योंकि यह दृश्य प्रकाश के हस्तक्षेप से बचता है, कई सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर (जैसे फोटोट्रांजिस्टर) की यहाँ अच्छी संवेदनशीलता होती है, और यह 850nm एलईडी की तुलना में परिवेशी तापदीप्त प्रकाश (जो ~1000nm सीमा में चरम पर होता है) के हस्तक्षेप के प्रति कम संवेदनशील है।

Q: क्या मैं इस एलईडी को 5V आपूर्ति से चला सकता हूँ?
A: हाँ, लेकिन आपको एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग अवश्य करना चाहिए। उदाहरण के लिए, I प्राप्त करने के लिए_F=20mA with a typical V_F 5V आपूर्ति से 1.6V के लिए: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω। निकटतम मानक मान (जैसे, 180Ω) का उपयोग करें और वास्तविक धारा की जाँच करें।

Q: एक एमिटर के लिए "व्यूइंग एंगल" का क्या अर्थ है?
A: यह बीम की चौड़ाई को परिभाषित करता है। 20° का पूर्ण कोण का अर्थ है कि उत्सर्जित प्रकाश अपेक्षाकृत संकीर्ण शंकु के भीतर केंद्रित होता है। केंद्रीय अक्ष से ±10° पर शिखर तीव्रता का आधा भाग पाया जाता है। एक छोटा कोण लंबी रेंज या सटीक संरेखण के लिए अधिक केंद्रित बीम प्रदान करता है।

Q: आउटपुट को बिन क्यों किया जाता है?
A: निर्माण में भिन्नताओं के कारण आउटपुट पावर में मामूली अंतर आते हैं। बिनिंग एलईडी को गारंटीकृत न्यूनतम और अधिकतम आउटपुट वाले समूहों में वर्गीकृत करती है। इससे डिजाइनर एक ऐसा बिन चुन सकते हैं जो यह सुनिश्चित करता है कि उनकी प्रणाली विश्वसनीय रूप से काम करेगी, क्योंकि उन्हें घटक के सटीक प्रदर्शन रेंज का पता होता है।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस

केस: प्रिंटर के लिए पेपर डिटेक्शन सेंसर डिज़ाइन करना।
पेपर की उपस्थिति का पता लगाने के लिए एक ब्रेक-बीम सेंसर की आवश्यकता है। पेपर पथ के एक तरफ एक LTE-4206 (Bin C) रखा गया है, और सीधे विपरीत दिशा में एक मिलान करने वाला LTR-4206 फोटोट्रांजिस्टर रखा गया है।

1. ड्राइवर सर्किट: LED को एक माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन के माध्यम से 180Ω रेसिस्टर द्वारा संचालित किया जाता है ताकि I को ~20mA पर सेट किया जा सके जब पिन हाई (3.3V या 5V लॉजिक) हो।_F जब पिन हाई (3.3V या 5V लॉजिक) हो, तो I को ~20mA पर सेट करने के लिए LED को एक माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन के माध्यम से 180Ω रेसिस्टर द्वारा संचालित किया जाता है।
2. Modulation: माइक्रोकंट्रोलर एलईडी को 1kHz (50% ड्यूटी साइकिल) पर पल्स करता है ताकि इसका सिग्नल परिवेशी प्रकाश से अलग पहचाना जा सके।
3. रिसीवर सर्किट: फोटोट्रांजिस्टर का कलेक्टर एक पुल-अप रेसिस्टर से जुड़ा होता है। कलेक्टर पर वोल्टेज को एक माइक्रोकंट्रोलर ADC या कंपेरेटर द्वारा पढ़ा जाता है।
4. डिटेक्शन लॉजिक: जब कोई पेपर मौजूद नहीं होता है, तो आईआर प्रकाश फोटोट्रांजिस्टर तक पहुँचता है, यह संचालित होता है, कलेक्टर वोल्टेज को नीचे खींचता है। जब पेपर बीम को अवरुद्ध करता है, तो फोटोट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, और कलेक्टर वोल्टेज उच्च हो जाता है। माइक्रोकंट्रोलर एलईडी पल्स के दौरान स्थिति परिवर्तन का पता लगाने के लिए इस सिग्नल का सिंक्रोनस रूप से नमूना लेता है।
5. विचार: 20° व्यूइंग एंगल यह सुनिश्चित करता है कि बीम इतना संकीर्ण है कि पेपर एज द्वारा साफ तरीके से अवरुद्ध किया जा सके। Bin C चयन रिसीवर में एक मजबूत सिग्नल उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त विकिरण तीव्रता प्रदान करता है, यहाँ तक कि समय के साथ धूल जमाव की अनुमति देते हुए भी।

11. संचालन सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब इसके टर्न-ऑन थ्रेशोल्ड (इस डिवाइस के लिए लगभग 1.2V) से अधिक का फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, और इस विशिष्ट सामग्री संरचना (आमतौर पर गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड - GaAlAs) के लिए, पुनर्संयोजन के दौरान मुक्त ऊर्जा लगभग 940 nm तरंगदैर्ध्य वाले फोटॉन के रूप में होती है, जो इन्फ्रारेड प्रकाश है। उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता पुनर्संयोजन दर के सीधे अनुपात में होती है, जिसे फॉरवर्ड करंट (I_F) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्पष्ट एपॉक्सी पैकेज एक लेंस के रूप में कार्य करता है, जो आउटपुट बीम को निर्दिष्ट 20° व्यूइंग एंगल तक आकार देता है।

12. Technology Trends

Trends in infrared emitter technology include:

• Increased Efficiency: Development of materials and structures (e.g., multi-quantum wells) to achieve higher radiant intensity (mW/sr) for the same drive current, reducing power consumption.
• Miniaturization: Continued reduction in package size (e.g., chip-scale packages) to enable integration into smaller devices like wearables and ultra-compact sensors.
• Enhanced Reliability & Higher Temperature Operation: पैकेजिंग सामग्री और डाई अटैच प्रौद्योगिकियों में सुधार जीवनकाल बढ़ाने और कठोर वातावरण (जैसे, ऑटोमोटिव, औद्योगिक) में संचालन की अनुमति देने के लिए।
• एकीकृत समाधान: IR एमिटर, ड्राइवर, और कभी-कभी एक डिटेक्टर या लॉजिक को एक एकल मॉड्यूल या IC में संयोजित करना ताकि सिस्टम डिज़ाइन सरल हो और फुटप्रिंट कम हो।
• Multi-Wavelength & VCSELs: वर्टिकल-कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर्स (VCSELs) का उपयोग ऐसे अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है जिनमें अत्यधिक सटीक, उच्च गति या संरचित प्रकाश पैटर्न की आवश्यकता होती है, जैसे कि उन्नत प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग, 3D इमेजिंग (टाइम-ऑफ-फ्लाइट), और फेशियल रिकग्निशन में।

LTE-4206 मानक अवरक्त संवेदन आवश्यकताओं के लिए एक परिपक्व, लागत-प्रभावी समाधान का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि नई तकनीकें उच्च प्रदर्शन, एकीकरण और विशेष अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करती हैं।