LTE-4206C इन्फ्रारेड एमिटर डायोड डेटाशीट - पैकेज आयाम - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.6V - रेडिएंट इंटेंसिटी 7.67mW/sr - पीक वेवलेंथ 940nm - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-4206C एक माइक्रो, कम लागत वाला इन्फ्रारेड एमिटर डायोड है, जो विशेष रूप से ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सेंसिंग और संचार अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य 940 नैनोमीटर की पीक वेवलेंथ वाला इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करना है, जो मानव आँखों के लिए अदृश्य है लेकिन मेल खाने वाले ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टर द्वारा पहचाना जा सकता है। यह उपकरण कॉम्पैक्ट एंड-व्यू ट्रांसपेरेंट प्लास्टिक पैकेजिंग में आता है, जो सीमित स्थान वाले डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त है।

इस घटक का मुख्य लाभ यह है कि यह LTR-4206 श्रृंखला के फोटोट्रांजिस्टर के साथ यांत्रिक संरचना और स्पेक्ट्रल विशेषताओं में पूरी तरह से मेल खाता है। यह पूर्व-मिलान संयोजन डिज़ाइन प्रक्रिया को सरल बनाता है, एमिटर-रिसीवर जोड़ी के इष्टतम प्रदर्शन को सुनिश्चित करता है, और वस्तु पहचान, प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग और ऑप्टिकल स्विचिंग जैसे अनुप्रयोगों के लिए विकास समय को कम करता है। इसकी ग्रेडेड तीव्रता रेंज डिजाइनरों को सुसंगत प्रदर्शन मापदंड प्रदान करती है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमित स्थितियों को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकती हैं। इन स्थितियों में कार्य करने पर विश्वसनीयता की गारंटी नहीं है।

• शक्ति अपव्यय (Pd):90 mW। यह 25°C परिवेश तापमान पर निरंतर संचालन के दौरान डिवाइस द्वारा अपव्यय की जा सकने वाली अधिकतम अनुमेय शक्ति है।
• निरंतर अग्र धारा (IF):60 mA। LED के माध्यम से अनिश्चित काल तक प्रवाहित की जा सकने वाली अधिकतम DC धारा।
• शिखर अग्र धारा:1 A. यह उच्च धारा केवल स्पंद स्थितियों में अनुमत है (प्रति सेकंड 300 स्पंद, स्पंद चौड़ाई 10 μs), और इससे अधिक नहीं होनी चाहिए।
• प्रतिलोम वोल्टेज (VR):5 V. प्रतिलोम अभिनति में इस वोल्टेज से अधिक होने पर संधि भंजन हो सकता है।
• कार्य तापमान सीमा:-40°C से +85°C. विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने वाला परिवेश तापमान सीमा।
• भंडारण तापमान सीमा:-55°C से +100°C.
• पिन सोल्डर तापमान:260°C, 5 सेकंड के लिए, माप बिंदु पैकेज बॉडी से 1.6mm दूर। यह वेव सोल्डरिंग या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

ये पैरामीटर 25°C के परिवेश तापमान (TA) पर मापे गए हैं, जो डिवाइस के विशिष्ट प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• फॉरवर्ड वोल्टेज (VF):20mA की टेस्ट करंट (IF) पर, विशिष्ट मान 1.6V और अधिकतम मान 1.2V है। यह LED के काम करने पर इसके सिरों पर पड़ने वाला वोल्टेज ड्रॉप है।
• रिवर्स करंट (IR):5V के रिवर्स वोल्टेज (VR) पर, अधिकतम मान 100 μA है। यह डिवाइस के रिवर्स बायस्ड होने पर लीकेज करंट को दर्शाता है।
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λPeak):940 nm। यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर अवरक्त उत्सर्जक अधिकतम विकिरण तीव्रता उत्पन्न करता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ):50 nm। यह पैरामीटर उत्सर्जित प्रकाश की बैंडविड्थ का वर्णन करता है, जो दर्शाता है कि तरंगदैर्ध्य शिखर के आसपास संकीर्ण या विस्तृत रूप से वितरित है।
• व्यूइंग एंगल (2θ1/2):20 डिग्री। यह उस कोणीय सीमा को परिभाषित करता है (फुल विड्थ हाफ मैक्सिमम) जिस पर विकिरण तीव्रता शिखर मान की आधी होती है।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

LTE-4206C को उसकी विकिरण तीव्रता और एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति के आधार पर विभिन्न प्रदर्शन बिन में वर्गीकृत किया गया है। यह डिजाइनर को उन घटकों का चयन करने में सक्षम बनाता है जो उनके अनुप्रयोग की विशिष्ट संवेदनशीलता आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

• श्रेणी A:एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (Ee): 0.184 - 0.54 mW/cm²; विकिरण तीव्रता (Ie): 1.383 - 4.06 mW/sr।
• श्रेणी B:एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (Ee): 0.36 - 0.78 mW/cm²; विकिरण तीव्रता (Ie): 2.71 - 5.87 mW/sr।
• श्रेणी C:एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (Ee): 0.52 - 1.02 mW/cm²; विकिरण तीव्रता (Ie): 3.91 - 7.67 mW/sr।
• श्रेणी D:एपर्चर विकिरण चमक (Ee): 0.68 mW/cm² (न्यूनतम); विकिरण तीव्रता (Ie): 5.11 mW/sr (न्यूनतम)।

सभी माप 20mA की अग्र धारा (IF) पर किए गए। अक्षर क्रम में जितना पीछे का ग्रेड (C, D) होता है, वह आमतौर पर उच्चतर आउटपुट पावर वाले उपकरण को दर्शाता है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में कई विशेषता वक्र प्रदान किए गए हैं, जो विभिन्न परिस्थितियों में उपकरण के व्यवहार को दर्शाते हैं।

4.1 स्पेक्ट्रम वितरण (चित्र 1)

यह वक्र तरंगदैर्ध्य के साथ सापेक्ष विकिरण तीव्रता में परिवर्तन दर्शाता है। यह 940nm पर शिखर उत्सर्जन और 50nm के स्पेक्ट्रल आधी चौड़ाई की पुष्टि करता है, जो उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश बैंड को स्पष्ट करता है।

4.2 फॉरवर्ड करंट vs. फॉरवर्ड वोल्टेज (चित्र 3)

यह डायोड का एक विशिष्ट IV (करंट-वोल्टेज) वक्र है। यह करंट और वोल्टेज के बीच घातांकीय संबंध दर्शाता है। इस ग्राफ से 20mA पर 1.6V के विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज को सत्यापित किया जा सकता है। LED के करंट-लिमिटिंग सर्किट को डिजाइन करने के लिए यह वक्र महत्वपूर्ण है।

4.3 सापेक्ष विकिरण तीव्रता vs. फॉरवर्ड करंट (चित्र 5)

यह ग्राफ दर्शाता है कि एक काफी बड़ी सीमा में, प्रकाश आउटपुट शक्ति (विकिरण तीव्रता) फॉरवर्ड करंट के साथ लगभग रैखिक रूप से संबंधित है। यह डिजाइनर को आवश्यक प्रकाश आउटपुट प्राप्त करने के लिए आवश्यक ड्राइव करंट निर्धारित करने में सहायता करता है।

4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान (चित्र 4)

थर्मल प्रभावों को समझने के लिए यह वक्र महत्वपूर्ण है। यह दर्शाता है कि विकिरण तीव्रता परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ घटती है। उच्च तापमान पर काम करने वाले अनुप्रयोगों में, डिटेक्टर पर पर्याप्त सिग्नल तीव्रता सुनिश्चित करने के लिए इस डीरेटिंग पर विचार किया जाना चाहिए।

4.5 विकिरण पैटर्न (चित्र 6)

यह ध्रुवीय आरेख दृष्टि कोण (2θ1/2 = 20°) का स्पष्ट प्रतिनिधित्व करता है। यह उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश के स्थानिक वितरण को दर्शाता है, जो उत्सर्जक को उसके संगत संसूचक के साथ संरेखित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी

5.1 पैकेज आयाम

यह उपकरण एक मिनिएचर एंड-व्यू प्लास्टिक पैकेज में निर्मित है। प्रमुख आयामी विवरण में शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में हैं (कोष्ठक में इंच)।
• जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, मानक सहनशीलता ±0.25mm (±0.010") है।
• फ्लैंज के नीचे राल का अधिकतम प्रोट्रूज़न 1.0mm (0.039") है।
• पिन पिच उस स्थान पर मापी जाती है जहां पिन पैकेज बॉडी से बाहर निकलती है।

पैकेज विवरण "स्मोकी क्लियर" एक रंगदार अर्ध-पारदर्शी प्लास्टिक को संदर्भित करता है जो इन्फ्रारेड प्रकाश को गुजरने देता है, साथ ही सेमीकंडक्टर चिप को कुछ विसरण और भौतिक सुरक्षा प्रदान करता है।

5.2 ध्रुवीयता पहचान

यद्यपि प्रदान किए गए पाठ में स्पष्ट रूप से विस्तृत नहीं है, ऐसे मानक इन्फ्रारेड LED पैकेज में आमतौर पर कैथोड को इंगित करने के लिए एक फ्लैट या लंबा पिन होता है। डेटाशीट में चित्र इस अंकन को दिखाएगा। रिवर्स बायस क्षति को रोकने के लिए सही ध्रुवीयता महत्वपूर्ण है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

असेंबली के लिए महत्वपूर्ण विनिर्देश पिन वेल्डिंग तापमान है: 260°C, अधिकतम 5 सेकंड, माप बिंदु पैकेज बॉडी से 1.6 मिमी (0.063") दूर। वेव सोल्डरिंग या रीफ्लो प्रक्रिया के दौरान थर्मल क्षति को रोकने के लिए यह रेटिंग महत्वपूर्ण है।

डिज़ाइन विचार:

• हीट सिंकिंग:हालांकि कम शक्ति वाले एलईडी के लिए आमतौर पर आवश्यक नहीं है, यह सुनिश्चित करना अच्छा अभ्यास है कि पीसीबी लेआउट घटकों के आसपास अत्यधिक गर्मी जमा न करे, खासकर जब अधिकतम रेटेड मूल्यों के करीब काम किया जा रहा हो।
• ईएसडी सुरक्षा:सभी सेमीकंडक्टर उपकरणों की तरह, इन्फ्रारेड एमिटर स्थैतिक बिजली के निर्वहन के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं। असेंबली प्रक्रिया के दौरान मानक ईएसडी हैंडलिंग सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• वस्तु पहचान एवं निकटता संवेदन:LTR-4206 फोटोट्रांजिस्टर के साथ युग्मित, यह अवरक्त किरण पुंज में व्यवधान द्वारा वस्तु की उपस्थिति या अनुपस्थिति का पता लगा सकता है।
• ऑप्टिकल स्विच एवं एनकोडर:घूर्णन या रैखिक एनकोडर में पैटर्नयुक्त डिस्क या पट्टी के माध्यम से स्थिति या गति का संवेदन करने के लिए उपयोग किया जाता है।
• अवरक्त डेटा संचरण:मॉड्यूलेशन के बाद यह कम दूरी, कम डेटा दर वाली वायरलेस संचार (उदाहरण के लिए, रिमोट कंट्रोल सिग्नल, सेंसर टेलीमेट्री) के लिए उपयोग किया जा सकता है।
• धुआं संसूचन:कुछ ऑप्टिकल धुआं डिटेक्टर डिज़ाइनों में, इन्फ्रारेड एलईडी और डिटेक्टर जोड़ी धुएं के कणों द्वारा प्रकीर्णित प्रकाश का पता लगा सकती है।

7.2 डिज़ाइन विचार

• करंट लिमिटिंग:एलईडी करंट-संचालित उपकरण हैं। ऑपरेटिंग करंट सेट करने और थर्मल रनवे को रोकने के लिए श्रृंखला रोकनेवाला या कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर का उपयोग करना आवश्यक है। प्रतिरोध मान की गणना सूत्र R = (सप्लाई वोल्टेज - VF) / IF का उपयोग करके करें।
• ऑप्टिकल अलाइनमेंट:20° के संकीर्ण व्यूइंग एंगल के लिए इष्टतम युग्मन दक्षता प्राप्त करने के लिए ट्रांसमीटर और डिटेक्टर के बीच सटीक यांत्रिक अलाइनमेंट की आवश्यकता होती है।
• परिवेशी प्रकाश हस्तक्षेप प्रतिरोध:चूंकि इसकी उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य 940nm है, यह दृश्यमान परिवेशी प्रकाश के हस्तक्षेप से आसानी से प्रभावित नहीं होती। हालांकि, सूर्य के प्रकाश और अन्य मजबूत अवरक्त प्रकाश स्रोतों (जैसे कि तापदीप्त बल्ब) में महत्वपूर्ण 940nm ऊर्जा शामिल हो सकती है और हस्तक्षेप पैदा कर सकती है। डिटेक्टर पर ऑप्टिकल फिल्टर का उपयोग करके या ट्रांसमीटर सिग्नल को मॉड्यूलेट करके इस समस्या को कम किया जा सकता है।
• थर्मल डिरेटिंग:तापमान बढ़ने के साथ आउटपुट पावर में कमी (जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है) से निपटने के लिए पर्याप्त ड्राइव करंट मार्जिन प्रदान करके या उच्च ग्रेड के उपकरणों का चयन करके।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

LTE-4206C की प्रमुख विभेदक विशेषता यांत्रिक और स्पेक्ट्रल रूप से LTR-4206 फोटोट्रांजिस्टर श्रृंखला के साथ इसकी सटीक मिलान है। अलग-अलग उत्सर्जक और डिटेक्टर घटकों का चयन करने की तुलना में, यह कई लाभ प्रदान करती है:

• प्रदर्शन गारंटी:इस युग्मित उपकरण का संयुक्त रूप से अभिलक्षणीकरण किया गया है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि डिटेक्टर की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया एलईडी के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम से अच्छी तरह मेल खाती है, ताकि अधिकतम संवेदनशीलता प्राप्त की जा सके।
• यांत्रिक अनुकूलता:पैकेजिंग डिज़ाइन इसे मानक स्थापना विन्यास में साथ काम करने में सक्षम बनाता है, जिससे यांत्रिक डिज़ाइन सरल हो जाता है।
• लागत-प्रभावी समाधान:इसके मिनिएचर प्लास्टिक पैकेजिंग और बड़े पैमाने पर निर्माण के कारण, यह एक विश्वसनीय, पूर्व-सत्यापित ऑप्टोकपलर बिल्डिंग ब्लॉक प्रदान करता है जो कम लागत वाला है।

9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: विकिरण तीव्रता (Ie) और एपर्चर विकिरण प्रदीपन (Ee) में क्या अंतर है?
उत्तर: विकिरण तीव्रता (mW/sr) प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) में उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को मापती है, जो प्रकाश की दिशात्मक एकाग्रता का वर्णन करती है। एपर्चर विकिरण प्रदीपन (mW/cm²) एक निर्दिष्ट दूरी पर एक सतह (जैसे डिटेक्टर) पर आपतित शक्ति घनत्व है, जो विकिरण तीव्रता तथा दूरी/ज्यामिति संबंध पर निर्भर करता है।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से ड्राइव कर सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, 5V सप्लाई, 1.6V VF, और 20mA IF की आवश्यकता के साथ: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170 ओम। एक मानक 180 ओम रेसिस्टर उपयुक्त है।

प्रश्न: देखने का कोण केवल 20 डिग्री क्यों है?
उत्तर: संकीर्ण देखने का कोण उत्सर्जित प्रकाश को एक संकीर्ण बीम में केंद्रित करता है। यह अक्षीय तीव्रता बढ़ाता है, जिससे लंबी संवेदन दूरी या कम ड्राइव करंट संभव होता है, और बिखरी हुई रोशनी को कम करके सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार होता है। यह संरेखित ट्रांसमिटर-रिसीवर जोड़े के लिए आदर्श है।

प्रश्न: सही ग्रेड (A, B, C, D) का चयन कैसे करें?
उत्तर: चयन आपकी प्रणाली की संवेदनशीलता आवश्यकताओं और ऑपरेटिंग मार्जिन पर निर्भर करता है। यदि आपके डिटेक्टर को मजबूत सिग्नल की आवश्यकता है, या प्रणाली व्यापक तापमान सीमा (जहां आउटपुट गिरता है) में काम करती है, तो अधिक आउटपुट पावर के लिए उच्च ग्रेड (C या D) चुनें। कम मांग वाले या कम दूरी के अनुप्रयोगों के लिए, निचला ग्रेड पर्याप्त और अधिक लागत-प्रभावी हो सकता है।

10. वास्तविक डिज़ाइन उदाहरण

परिदृश्य: प्रिंटर में पेपर प्रेजेंस सेंसर डिजाइन करना।

एक सामान्य उपयोग यह पता लगाना है कि कागज ट्रे में कागज है या नहीं। एक LTE-4206C इन्फ्रारेड एमिटर और इसके मेल खाते LTR-4206 फोटोट्रांजिस्टर को कागज पथ के दोनों ओर रखा जाता है। जब कोई कागज नहीं होता है, तो इन्फ्रारेड प्रकाश डिटेक्टर तक पहुंचता है, जिससे यह संचालित होता है। जब एक कागज उनके बीच से गुजरता है, तो यह इन्फ्रारेड बीम को अवरुद्ध कर देता है, डिटेक्टर संचालन बंद कर देता है, और माइक्रोकंट्रोलर इस परिवर्तन को महसूस करता है, जिससे कागज की उपस्थिति दर्ज होती है।

डिजाइन चरण:

1. सर्किट डिजाइन:MCU द्वारा नियंत्रित ट्रांजिस्टर स्विच का उपयोग करके LED को 20mA धारा पर चलाएं, और एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर श्रृंखला में जोड़ें। प्राप्त प्रकाश के आधार पर स्विचिंग डिजिटल आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करने के लिए फोटोट्रांजिस्टर को कॉमन-एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में जोड़ें और एक पुल-अप रेसिस्टर लगाएं।
2. यांत्रिक डिजाइन:उत्सर्जक और डिटेक्टर को उनके पैकेज आकार का उपयोग करके सटीक रूप से संरेखित करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि 20° बीम डिटेक्टर के सक्रिय क्षेत्र पर केंद्रित है। एक स्वच्छ ऑप्टिकल पथ प्रदान करें।
3. घटक चयन:यह सुनिश्चित करने के लिए कि लेंस पर समय के साथ धूल जमा होने पर भी डिटेक्टर तक एक मजबूत सिग्नल पहुंचे, ग्रेड C या D का उत्सर्जक चुनें।
4. सॉफ़्टवेयर:वास्तविक कागज के किनारे और कंपन या धूल के बीच अंतर करने के लिए डीबाउंस लॉजिक लागू करें।

11. कार्य सिद्धांत

इन्फ्रारेड एलईडी अर्धचालक p-n जंक्शन के इलेक्ट्रोलुमिनिसेंस सिद्धांत पर काम करती है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे ऊर्जा मुक्त करते हैं। इन्फ्रारेड एलईडी में, चयनित अर्धचालक सामग्री (आमतौर पर गैलियम आर्सेनाइड - GaAs पर आधारित) के कारण मुक्त ऊर्जा इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम (लगभग 940nm) में फोटॉन से मेल खाती है। उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता आवेश वाहक पुनर्संयोजन दर के समानुपाती होती है, जो फॉरवर्ड करंट (IF) द्वारा नियंत्रित होती है। पारदर्शी पैकेजिंग अर्धचालक चिप की रक्षा करती है, साथ ही इन्फ्रारेड फोटॉन के निकलने की अनुमति देती है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

इन्फ्रारेड एमिटर तकनीक व्यापक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स रुझानों के साथ विकसित हो रही है। उच्च दक्षता की निरंतर खोज, कम ड्राइव करंट पर अधिक ऑप्टिकल आउटपुट पावर प्राप्त करने की अनुमति देती है, जिससे सिस्टम बिजली की खपत और ताप उत्पादन कम होता है। पैकेजिंग मिनिएचराइजेशन एक और महत्वपूर्ण रुझान है, जो इसे छोटे से छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और IoT उपकरणों में एकीकृत करने में सक्षम बनाता है। इसके अलावा, विशिष्ट स्पेक्ट्रल फ़िल्टरिंग की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों (जैसे गैस सेंसिंग या उच्च परिवेश प्रकाश शोर वाले वातावरण) के लिए, अधिक सटीक तरंगदैर्ध्य नियंत्रण और संकीर्ण स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ विकसित की जा रही है। एमिटर और डिटेक्टर को अंतर्निहित सिग्नल प्रोसेसिंग वाले एकल इंटेलिजेंट सेंसर मॉड्यूल में एकीकृत करना भी एक बढ़ता हुआ क्षेत्र है, जो अंतिम उपयोगकर्ता के लिए सिस्टम डिजाइन को सरल बनाता है।