LTE-4238R इन्फ्रारेड एमिटर डायोड डेटाशीट - क्लियर पैकेज - पीक वेवलेंथ 880nm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.8V - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-4238R एक माइक्रो, कम लागत वाला इन्फ्रारेड (IR) एमिटर डायोड है, जो ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य विशिष्ट तरंग दैर्ध्य का इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करना है, जो आमतौर पर अदृश्य प्रकाश स्रोत की आवश्यकता वाली संवेदन, पहचान और संचार प्रणालियों में उपयोग किया जाता है। यह उपकरण पारदर्शी एंड-व्यू प्लास्टिक पैकेजिंग में आता है, जो कुशल प्रकाश संचरण सुनिश्चित करता है। इस घटक का एक प्रमुख लाभ यह है कि यह यांत्रिक संरचना और वर्णक्रमीय विशेषताओं में विशिष्ट फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखलाओं (जैसे LTR-3208 श्रृंखला) के साथ मेल खाता है, जिससे एमिटर-रिसीवर जोड़ी का डिज़ाइन सरल हो जाता है और संवेदन अनुप्रयोगों में इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित होता है। यह इसे वस्तु पहचान, निकटता संवेदन, संपर्क रहित स्विच और बुनियादी ऑप्टिकल डेटा लिंक से जुड़े बाजारों के लिए उपयुक्त बनाता है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। LTE-4238R की अधिकतम शक्ति अपव्यय 150 mW है। पल्स स्थितियों में (प्रति सेकंड 300 पल्स, 10 माइक्रोसेकंड पल्स चौड़ाई), इसका सहनीय शिखर फॉरवर्ड करंट 2 एम्पीयर है, जबकि अधिकतम निरंतर फॉरवर्ड करंट 100 mA है। यह डिवाइस 5 वोल्ट तक का रिवर्स वोल्टेज सहन कर सकता है। ऑपरेटिंग तापमान सीमा -40°C से +85°C है, और भंडारण तापमान सीमा -55°C से +100°C है। असेंबली के लिए, पिन को 260°C पर अधिकतम 5 सेकंड के लिए सोल्डर किया जा सकता है, बशर्ते कि सोल्डर बिंदु पैकेज बॉडी से कम से कम 1.6mm दूर हो।

2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

ये मापदंड परिवेश तापमान (T_A) 25°C, परीक्षण अग्र धारा (I_F) 20mA की शर्तों के तहत निर्धारित किए गए हैं, जो एक मानक कार्य बिंदु के रूप में कार्य करता है। विकिरण तीव्रता (I_E), यानी प्रति इकाई ठोस कोण उत्सर्जित प्रकाश शक्ति, का विशिष्ट मान 4.81 mW/sr है। एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (E_e), पावर डेंसिटी को दर्शाता है, जिसका टाइपिकल मान 0.64 mW/cm² है। इस डिवाइस द्वारा उत्सर्जित पीक वेवलेंथ (λ_पीक) 880 नैनोमीटर है, जो नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में आता है। स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ, जिसे फुल विड्थ हाफ मैक्सिमम (Δλ) के रूप में परिभाषित किया गया है, 50 nm है, जो पीक वेवलेंथ के आसपास के वेवलेंथ वितरण की सीमा को दर्शाता है। 20mA करंट पर, फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) का टाइपिकल रेंज 1.3V से 1.8V तक है। 5V रिवर्स बायस लगाने पर, रिवर्स करंट (I_R) अधिकतम 100 µA। दृष्टिकोण (2θ_1/2), यानी विकिरण तीव्रता अधिकतम मान के आधे तक कम होने पर पूर्ण कोण, 20 डिग्री है, जो अपेक्षाकृत संकीर्ण किरण पुंज को परिभाषित करता है।

3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण

स्पेसिफिकेशन शीट बताती है कि डिवाइस को "विशिष्ट ऑनलाइन प्रकाश तीव्रता और विकिरण तीव्रता सीमा के आधार पर स्क्रीन किया गया है"। इसका तात्पर्य है कि मापे गए ऑप्टिकल आउटपुट पैरामीटर्स के आधार पर एक बिनिंग या स्क्रीनिंग प्रक्रिया मौजूद है। हालांकि इस अंश में विशिष्ट बिनिंग कोड सूचीबद्ध नहीं हैं, लेकिन इस प्रकार के एमिटर डायोड की विशिष्ट बिनिंग आमतौर पर उनकी विकिरण तीव्रता (I_E), और कभी-कभी फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) के आधार पर घटकों को समूहीकृत करके की जाती है, ताकि अनुप्रयोग प्रदर्शन में एकरूपता सुनिश्चित की जा सके। डिजाइनरों को अपने अनुप्रयोग की सटीक प्रकाश तीव्रता आवश्यकताओं को पूरा करने वाले डिवाइस का चयन करने के लिए विस्तृत बिनिंग विनिर्देश प्राप्त करने हेतु निर्माता से परामर्श करना चाहिए।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

स्पेसिफिकेशन शीट में कई विशिष्ट विशेषता वक्र शामिल हैं। चित्र 1 एक स्पेक्ट्रम वितरण आरेख दिखाता है, जो तरंग दैर्ध्य के सापेक्ष सापेक्ष विकिरण तीव्रता को प्लॉट करता है। यह 880nm पर शिखर और 50nm की FWHM की पुष्टि करता है। चित्र 2 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमान को दर्शाता है, जो दिखाता है कि शक्ति अपव्यय सीमा के भीतर रहने के लिए अधिकतम अनुमत निरंतर धारा तापमान बढ़ने के साथ कैसे कम होती है। चित्र 3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V) वक्र है, जो डायोड की घातीय प्रकृति को दर्शाता है। चित्र 4 दिखाता है कि सापेक्ष विकिरण तीव्रता परिवेश तापमान के साथ कैसे बदलती है, आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ आउटपुट में कमी के रूप में प्रकट होती है। चित्र 5 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम फॉरवर्ड करंट को प्लॉट करता है, जो कार्यशील सीमा के भीतर ड्राइविंग करंट और प्रकाश आउटपुट के बीच लगभग रैखिक संबंध दिखाता है। अंत में, चित्र 6 विकिरण पैटर्न है, एक ध्रुवीय आरेख जो उत्सर्जित प्रकाश के स्थानिक वितरण का वर्णन करता है, जो 20 डिग्री के व्यूइंग एंगल की पुष्टि करता है।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

5.1 पैकेज आयाम

यह उपकरण एक मिनिएचर प्लास्टिक एंड-व्यू पैकेज में निर्मित है। प्रमुख आयामी विवरण में शामिल हैं: सभी आयाम मिलीमीटर में हैं (इंच कोष्ठक में), जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, मानक सहनशीलता ±0.25mm है, फ्लैंज के नीचे राल का अधिकतम प्रोट्रूज़न 1.0mm है, लीड पिच लीड के पैकेज से बाहर निकलने के बिंदु पर मापी जाती है। सटीक आयामी रेखाचित्र संदर्भित है लेकिन प्रदान किए गए पाठ में पूरी तरह से विस्तृत नहीं है।

5.2 ध्रुवीयता पहचान

इन्फ्रारेड LED के लिए, लंबा लीड आमतौर पर एनोड (सकारात्मक) होता है और छोटा लीड कैथोड (नकारात्मक) होता है। पैकेज पर कैथोड के निकट एक फ्लैट या अन्य चिह्न हो सकता है। क्षति को रोकने के लिए सर्किट असेंबली के दौरान सही ध्रुवीयता का ध्यान रखना चाहिए।

6. सोल्डरिंग और असेंबली मार्गदर्शिका

पिन वेल्डिंग तापमान के लिए पूर्ण अधिकतम रेटिंग निर्दिष्ट करती है: अधिकतम 260°C, अधिकतम 5 सेकंड, बशर्ते कि वेल्डिंग बिंदु पैकेज बॉडी से कम से कम 1.6 मिमी (0.063 इंच) दूर हो। सेमीकंडक्टर चिप और प्लास्टिक पैकेजिंग को थर्मल क्षति से बचाने के लिए यह महत्वपूर्ण है। रिफ्लो सोल्डरिंग के लिए, 260°C से अधिक न होने वाले पीक तापमान वाले मानक तापमान प्रोफाइल का उपयोग करने और लिक्विडस तापमान से ऊपर के समय को सख्ती से नियंत्रित करने की सिफारिश की जाती है। उपयोग से पहले डिवाइस को शुष्क, इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षित वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए। यदि लागू हो, तो निर्माता से मॉइस्चर सेंसिटिविटी लेवल (MSL) जानकारी प्राप्त करें।

7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

पार्ट नंबर LTE-4238R है। डेटाशीट स्पेसिफिकेशन नंबर (DS-50-98-0043) और रिवीजन (C) का संदर्भ देती है। यह अंश विशिष्ट पैकेजिंग विवरण (जैसे, टेप और रील आकार, प्रति रील मात्रा) प्रदान नहीं करता है। "BNS-OD-C131/A4" और "BNS-OD-FC001/A4" कोड आंतरिक दस्तावेज़ नियंत्रण संख्याओं को संदर्भित कर सकते हैं। ऑर्डर करते समय, बेस पार्ट नंबर LTE-4238R का उपयोग करें, कोई भी ग्रेडेशन या विशेष स्क्रीनिंग कोड निर्माता की प्रणाली के अनुसार जोड़े जाएंगे।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

LTE-4238R उन एप्लिकेशनों के लिए आदर्श है जिन्हें मिलान करने वाले इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत की आवश्यकता होती है। इसका प्राथमिक उपयोग स्पेक्ट्रल रूप से मिलान करने वाले फोटोट्रांजिस्टर (जैसे LTR-3208 श्रृंखला) के साथ संयोजन में, एक ऑप्टिकल इंटरप्टर या रिफ्लेक्टिव ऑब्जेक्ट सेंसर बनाने के लिए है। सामान्य अनुप्रयोगों में प्रिंटर और कॉपियर में पेपर डिटेक्शन, नॉच या एज सेंसिंग, ऑब्जेक्ट काउंटिंग, उपकरणों में प्रॉक्सिमिटी डिटेक्शन और सरल नॉन-कॉन्टैक्ट स्विच शामिल हैं। इसका स्पष्ट पैकेज उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है जहां एमिटर दिखाई दे सकता है, हालांकि 880nm प्रकाश मानव आंख को मूल रूप से अदृश्य है।

8.2 डिज़ाइन विचार

1. करंट लिमिटिंग:इन्फ्रारेड LED एक करंट-संचालित डिवाइस है। एक श्रृंखला करंट-सीमित प्रतिरोधक का उपयोग किया जाना चाहिए, जिसका मान बिजली आपूर्ति वोल्टेज (V_CC), LED के फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F, अधिकतम लगभग 1.8V) और आवश्यक फॉरवर्ड करंट (I_F) की गणना से प्राप्त करें। 100mA की निरंतर करंट रेटिंग कभी न पार करें। पल्स ऑपरेशन के लिए, ओवरहीटिंग से बचने के लिए सुनिश्चित करें कि पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकल निर्दिष्ट सीमा के भीतर रहें।
2. थर्मल प्रबंधन:पावर रेटिंग 150 mW से अधिक नहीं होनी चाहिए। उच्च परिवेश तापमान पर, अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड करंट को विशेषता वक्र के अनुसार कम किया जाना चाहिए।
3. ऑप्टिकल अलाइनमेंट:युग्मित सेंसर प्रणाली में इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, ट्रांसमीटर और डिटेक्टर के बीच सटीक यांत्रिक अलाइनमेंट सुनिश्चित करें। 20 डिग्री का संकीर्ण देखने का कोण दिशात्मकता में सहायता करता है, लेकिन सावधानीपूर्वक प्लेसमेंट की आवश्यकता होती है।
4. परिवेशी प्रकाश हस्तक्षेप प्रतिरोध:हालांकि मिलान करने वाला फोटोडिटेक्टर सहायक होता है, लेकिन सेंसिंग अनुप्रयोगों में, ऑप्टिकल बैफल डिज़ाइन करना या मॉड्यूलेटेड इन्फ्रारेड सिग्नल का उपयोग करना परिवेशी प्रकाश हस्तक्षेप के प्रति प्रतिरोध क्षमता बढ़ा सकता है।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

LTE-4238R की प्रमुख विभेदक विशेषता यह है कि यह एक विशिष्ट फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखला के साथ यांत्रिक संरचना और वर्णक्रमीय विशेषताओं में स्पष्ट रूप से मेल खाता है। यह इष्टतम युग्मन दक्षता सुनिश्चित करता है और प्रकाशीय सेंसर के डिज़ाइन प्रक्रिया को सरल बनाता है, क्योंकि इस युग्म को सहकारी रूप से कार्य करने के लिए अभिलक्षित किया गया है। सामान्य-उद्देश्य वाले अवरक्त उत्सर्जक डायोड की तुलना में, यह मिलान अंतिम अनुप्रयोग में उच्च संवेदनशीलता, अधिक दूरी या अधिक सुसंगत प्रदर्शन ला सकता है। रंगीन पैकेजिंग की तुलना में पारदर्शी पैकेजिंग थोड़ी अधिक प्रकाश संचरण दक्षता प्रदान करती है, जिससे प्रकाश उत्पादन अधिकतम होता है। इसका लघु आकार इसे सीमित स्थान वाले डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त बनाता है।

10. सामान्य प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: 880nm चरम तरंगदैर्ध्य का उद्देश्य क्या है?
उत्तर: 880nm निकट-अवरक्त सीमा में आता है। यह मानव आँखों के लिए अदृश्य है, जो इसे संवेदन अनुप्रयोगों में गुप्त बनाता है। साथ ही, यह सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर्स (जैसे फोटोट्रांजिस्टर) की चरम संवेदनशीलता से अच्छी तरह मेल खाता है, जिससे कुशल पहचान सुनिश्चित होती है।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उत्तर: यह पिन की धारा आउटपुट क्षमता पर निर्भर करता है। एक सामान्य MCU पिन 20-25mA आउटपुट कर सकता है, जो कार्य सीमा के भीतर है। हालाँकि, आपको एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर श्रृंखला में जोड़ना होगा। कभी भी बिना करंट नियंत्रण के LED को सीधे वोल्टेज स्रोत या पिन से न जोड़ें।

प्रश्न: 20 डिग्री के "व्यूइंग एंगल" को कैसे समझें?
उत्तर: यह उस पूर्ण कोण को संदर्भित करता है जिस पर उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता कम से कम उसके अधिकतम मान (अक्षीय) की आधी होती है। 20 डिग्री का कोण अपेक्षाकृत संकीर्ण है और चौड़े कोण वाले उत्सर्जकों की तुलना में अधिक केंद्रित प्रकाश किरण पुंज उत्पन्न करता है। यह लंबी दूरी या सटीक संरेखण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है।

प्रश्न: "स्पेक्ट्रम मिलान" का क्या अर्थ है?
उत्तर: इसका अर्थ है कि LTE-4238R का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम (880nm पर केंद्रित) को निर्दिष्ट फोटोट्रांजिस्टर की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया वक्र के साथ इष्टतम ओवरलैप प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह डिटेक्टर द्वारा वास्तव में "देखे" जा सकने और विद्युत संकेत में परिवर्तित किए जा सकने वाले उत्सर्जित प्रकाश की मात्रा को अधिकतम करता है।

11. वास्तविक डिज़ाइन एवं उपयोग उदाहरण

उदाहरण 1: वस्तु पहचान सेंसर:LTE-4238R और इसके मेल खाते फोटोट्रांजिस्टर को आमने-सामने रखें, बीच में एक अंतराल छोड़ते हुए। जब कोई वस्तु अंतराल से गुजरती है, तो यह अवरक्त किरण को बाधित करती है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट बदल जाता है। इस सरल सर्किट का उपयोग कन्वेयर बेल्ट पर वस्तुओं की गिनती करने या प्रिंटर के पेपर ट्रे में कागज की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। एक रेसिस्टर के माध्यम से LED से प्रवाहित धारा को 20mA पर सेट किया जा सकता है: R = (V_CC- V_F) / I_F5V बिजली आपूर्ति और 1.6V के V के लिए,_F, R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170 ओम (मानक 180 ओम रोकनेवाला का उपयोग किया जा सकता है)।

उदाहरण 2: परावर्तक सेंसर:ट्रांसमीटर और डिटेक्टर को एक साथ स्थापित करें, एक सामान्य बिंदु पर संरेखित करें। ट्रांसमीटर से इन्फ्रारेड प्रकाश सतह (जैसे सफेद वस्तु या रिफ्लेक्टिव टेप) से परावर्तित होकर फोटोट्रांजिस्टर द्वारा पता लगाया जाता है। यह सेटअप किसी वस्तु की निकटता का पता लगा सकता है या एन्कोडेड पैटर्न पढ़ सकता है। संकीर्ण देखने का कोण इस निकट-सीमा विन्यास में ट्रांसमीटर और डिटेक्टर के बीच क्रॉसटॉक को कम करने में मदद करता है।

12. कार्य सिद्धांत संक्षिप्त परिचय

LTE-4238R जैसा इन्फ्रारेड एमिटर डायोड एक सेमीकंडक्टर डायोड है। जब फॉरवर्ड बायस्ड (एनोड पर कैथोड के सापेक्ष सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है) किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सेमीकंडक्टर सामग्री (आमतौर पर गैलियम आर्सेनाइड, GaAs आधारित) के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजन करते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया ऊर्जा को फोटॉन (प्रकाश कण) के रूप में मुक्त करती है। सेमीकंडक्टर की विशिष्ट सामग्री संरचना और डिजाइन उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, इस मामले में, इसकी केंद्रीय तरंगदैर्ध्य इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में 880nm पर स्थित है। पारदर्शी एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन सेमीकंडक्टर चिप की रक्षा करता है और साथ ही उत्पन्न प्रकाश के कुशलतापूर्वक निकलने की अनुमति देता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान और पृष्ठभूमि

इन्फ्रारेड एमिटर डायोड अभी भी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में एक मौलिक घटक है। इस क्षेत्र के रुझानों में उच्च विकिरण तीव्रता और दक्षता, छोटे पैकेजिंग के साथ एमिटर डायोड विकसित करना शामिल है, जिससे अधिक शक्तिशाली या लंबी दूरी के सेंसर संभव होते हैं। एक और रुझान स्वचालित असेंबली के लिए सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) पैकेजिंग की ओर है, हालांकि थ्रू-होल पैकेजिंग जैसे कि यह अभी भी प्रोटोटाइपिंग और कुछ अनुप्रयोगों के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एकीकरण एक और रुझान है, एकीकृत एमिटर-डिटेक्शन मॉड्यूल तेजी से आम होते जा रहे हैं, जिससे सिस्टम डिजाइन और सरल हो जाता है। अर्धचालकों में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस का मूल सिद्धांत अच्छी तरह से स्थापित है, लेकिन सामग्री विज्ञान में प्रगति प्रदर्शन, विश्वसनीयता और लागत-प्रभावशीलता में लगातार सुधार कर रही है।