LTE-3273DL IR एमिटर और डिटेक्टर डेटाशीट - 940nm वेवलेंथ - 5mm पैकेज - 1.6V फॉरवर्ड वोल्टेज - 150mW पावर डिसिपेशन - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-3273DL एक एमिटर और डिटेक्टर को एकीकृत करने वाला एक असतत इन्फ्रारेड घटक है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिनमें विश्वसनीय इन्फ्रारेड सिग्नल ट्रांसमिशन और रिसेप्शन की आवश्यकता होती है। डिवाइस का मूल गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) तकनीक पर आधारित है, जो 940nm तरंगदैर्ध्य पर कुशल इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जन पैदा करने के लिए मानक है। यह तरंगदैर्ध्य उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आदर्श है क्योंकि यह मानव आँख के लिए अदृश्य है फिर भी सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर्स द्वारा आसानी से पता लगाया जा सकता है, जिससे परिवेशी प्रकाश व्यवधान न्यूनतम हो जाता है।

घटक का प्राथमिक कार्य सरल IR डेटा लिंक में एक ट्रांसीवर के रूप में कार्य करना है। इसका डिज़ाइन प्रदर्शन और लागत-प्रभावशीलता के बीच संतुलन पर जोर देता है, जो इसे बड़े पैमाने पर, लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। नीला पारदर्शी पैकेज घटक प्रकार की पहचान करने में सहायता करता है और 940nm IR प्रकाश को न्यूनतम क्षीणन के साथ गुजरने की अनुमति देता है।

1.1 Features

• उच्च धारा, निम्न अग्र वोल्टेज के लिए अनुकूलित: बैटरी-चालित उपकरणों में बिजली की खपत कम करने में मदद करने के लिए, अपेक्षाकृत कम वोल्टेज ड्रॉप बनाए रखते हुए उच्च ड्राइव धाराओं पर कुशलतापूर्वक संचालन के लिए अभियंत्रित।
• पल्स ऑपरेशन क्षमता: पल्स मोड में उच्च चरम अग्र धाराओं (2A तक) को संभाल सकता है, जो रिमोट कंट्रोल कमांड या डेटा ट्रांसमिशन के लिए आदर्श मजबूत, अल्पकालिक IR विस्फोटों के निर्माण को सक्षम बनाता है।
• विस्तृत दृश्य कोण (45° अर्ध-कोण): एक व्यापक उत्सर्जन और संसूचन पैटर्न प्रदान करता है, जिससे ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच संरेखण कम महत्वपूर्ण हो जाता है और सिस्टम की मजबूती बढ़ जाती है।
• Blue Transparent Package: आवास नीले रंग से रंगा हुआ है, जो एक दृश्य प्रकाश फिल्टर के रूप में कार्य करता है, परिवेशी दृश्य प्रकाश के प्रति संवेदनशीलता को कम करता है और IR डिटेक्टर के लिए सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार करता है।

1.2 Applications

• इन्फ्रारेड सेंसर: प्रॉक्सिमिटी सेंसर, वस्तु पहचान और लाइन-अनुसरण करने वाले रोबोट्स में उपयोग किया जाता है।
• रिमोट कंट्रोल: टीवी, ऑडियो सिस्टम और सेट-टॉप बॉक्स रिमोट कंट्रोल में कमांड ट्रांसमिशन के लिए मानक घटक।
• सरल आईआर डेटा लिंक: उपकरणों के बीच कम दूरी, कम गति वाली वायरलेस संचार के लिए।
• सुरक्षा प्रणालियाँ: बीम-ब्रेक घुसपैठ डिटेक्टरों में उपयोग किया जा सकता है।

2. तकनीकी मापदंड: गहन वस्तुनिष्ठ व्याख्या

2.1 Absolute Maximum Ratings

ये रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन सीमाओं पर या उनके निकट लंबे समय तक संचालन की अनुशंसा नहीं की जाती है।

• Power Dissipation (Pd): 150 mW: पैकेज द्वारा 25°C के परिवेश तापमान (TA) पर सुरक्षित रूप से ऊष्मा के रूप में व्यय की जा सकने वाली अधिकतम कुल शक्ति (उत्सर्जक और डिटेक्टर दोनों सर्किट से)। इस सीमा से अधिक होने पर अत्यधिक गर्मी और विफलता हो सकती है।
• पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP): 2 A: पल्स्ड स्थितियों (प्रति सेकंड 300 पल्स, 10μs पल्स चौड़ाई) के तहत IR एमिटर डायोड के माध्यम से अधिकतम अनुमेय धारा। यह उच्च-तीव्रता वाले IR फ्लैश को सक्षम बनाता है।
• निरंतर अग्र धारा (I_F): 100 mA: वह अधिकतम DC धारा जो एमिटर के माध्यम से लगातार प्रवाहित हो सकती है। सामान्य संचालन के लिए, 20-50mA पर चलाना आम है।
• रिवर्स वोल्टेज (V_R): 5 V: ब्रेकडाउन होने से पहले एमिटर डायोड पर लगाया जा सकने वाला अधिकतम रिवर्स-बायस वोल्टेज। यह अपेक्षाकृत कम है, इसलिए रिवर्स पोलैरिटी कनेक्शन से बचने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए।
• Operating & Storage Temperature: क्रमशः -40°C से +85°C और -55°C से +100°C तक रेटेड, जो औद्योगिक और उपभोक्ता वातावरण के लिए उपयुक्तता दर्शाता है।
• लीड सोल्डरिंग तापमान: 5 सेकंड के लिए 260°C: रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल सहनशीलता निर्दिष्ट करता है, जो घटक को नुकसान पहुंचाए बिना PCB असेंबली के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 Electrical & Optical Characteristics

ये 25°C पर निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत गारंटीकृत प्रदर्शन पैरामीटर हैं।

• Radiant Intensity (I_E): Measures the optical power output per solid angle (mW/sr). At I_F=20mA, यह आमतौर पर 8.0 mW/sr (न्यूनतम 5.6) होता है। I_F=100mA पर, यह 40.0 mW/sr (न्यूनतम 28.0) तक बढ़ जाता है। यह गैर-रैखिक वृद्धि सीमाओं के भीतर उच्च धाराओं पर उच्च दक्षता दर्शाती है।
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_P): 940 nm: वह तरंगदैर्ध्य जिस पर एमिटर सबसे अधिक प्रकाशीय शक्ति उत्पन्न करता है। यह सिलिकॉन फोटोडायोड की शिखर संवेदनशीलता से मेल खाता है और दृश्यमान स्पेक्ट्रम के बाहर है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ): 50 nm: उत्सर्जित प्रकाश की बैंडविड्थ। 50nm का मान दर्शाता है कि प्रकाश मोनोक्रोमैटिक नहीं है, बल्कि शिखर तीव्रता के आधे पर लगभग 915nm से 965nm तक फैला हुआ है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F): संचालन के दौरान एमिटर डायोड के पार वोल्टेज ड्रॉप। यह आमतौर पर 50mA पर 1.6V और 500mA पर 2.3V होता है। यह पैरामीटर करंट-लिमिटिंग ड्राइवर सर्किट डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
• Reverse Current (I_R): 100 μA max: The small leakage current that flows when the diode is reverse-biased at 5V. A low value is desirable.
• Viewing Angle (2θ_1/2): 45°: वह पूर्ण कोण जिस पर विकिरण तीव्रता अपने शिखर मान के आधे तक गिर जाती है। यह उत्सर्जन/संसूचन शंकु को परिभाषित करता है।

3. Performance Curve Analysis

डेटाशीट कई ग्राफ़ प्रदान करती है जो महत्वपूर्ण संबंधों को दर्शाते हैं। ये गैर-मानक परिस्थितियों में व्यवहार को समझने के लिए आवश्यक हैं।

3.1 Spectral Distribution (Fig.1)

यह वक्र तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष विकिरण तीव्रता को आलेखित करता है। यह 940nm पर शिखर और लगभग 50nm वर्णक्रमीय अर्ध-चौड़ाई की पुष्टि करता है। यह आकार एक GaAs IRED की विशेषता है।

3.2 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमान (चित्र.2)

यह ग्राफ दर्शाता है कि कैसे परिवेश तापमान बढ़ने पर अधिकतम अनुमत निरंतर अग्र धारा का डीरेटिंग होता है। 25°C से ऊपर, अधिकतम धारा को 150mW शक्ति अपव्यय सीमा से अधिक होने से रोकने के लिए कम किया जाना चाहिए, क्योंकि घटक की ऊष्मा नष्ट करने की क्षमता कम हो जाती है।

3.3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (Fig.3)

एमिटर डायोड की IV विशेषता वक्र। यह प्रकृति में घातांकीय है, जैसे एक मानक डायोड। यह वक्र डिजाइनरों को वांछित ऑपरेटिंग करंट के लिए आवश्यक ड्राइव वोल्टेज निर्धारित करने की अनुमति देता है, विशेष रूप से कम वोल्टेज बैटरी सिस्टम के लिए महत्वपूर्ण।

3.4 Relative Radiant Intensity vs. Ambient Temperature (Fig.4) & vs. Forward Current (Fig.5)

चित्र 4 दर्शाता है कि प्रकाशिक आउटपुट शक्ति तापमान बढ़ने के साथ घटती है (एक ऋणात्मक तापमान गुणांक), जिसे व्यापक तापमान सीमा पर स्थिर प्रदर्शन की आवश्यकता वाले डिज़ाइनों में क्षतिपूर्ति की जानी चाहिए। चित्र 5 ड्राइव धारा और प्रकाश आउटपुट के बीच अरेखीय संबंध दर्शाता है, जो संभावित संतृप्ति या तापीय प्रभावों से पहले एक बिंदु तक दक्षता में वृद्धि को इंगित करता है।

3.5 विकिरण आरेख (चित्र.6)

एक ध्रुवीय आरेख जो उत्सर्जित आईआर प्रकाश के स्थानिक वितरण को दर्शाता है। आरेख दृश्य रूप से 45° के व्यापक अर्ध-कोण की पुष्टि करता है, जो 0° पर शिखर के सापेक्ष सामान्यीकृत तीव्रता दिखाता है।

4. Mechanical and Packaging Information

4.1 Outline Dimensions

घटक में एक मानक 5mm रेडियल लीडेड पैकेज होता है। मुख्य आयामों में लगभग 5mm का बॉडी व्यास, 2.54mm (0.1") का एक सामान्य लीड स्पेसिंग जहां लीड्स बॉडी से निकलती हैं, और एक समग्र ऊंचाई शामिल है। आधार पर फ्लैंज PCB असेंबली के दौरान प्लेसमेंट में सहायता करता है। फ्लैंज के नीचे उभरा हुआ रेजिन अधिकतम 0.5mm निर्दिष्ट है। लेंस के रिम पर फ्लैट स्पॉट आमतौर पर एमिटर सेक्शन के लिए कैथोड (नकारात्मक) लीड को इंगित करता है।

4.2 पोलैरिटी आइडेंटिफिकेशन

एमिटर सेक्शन के लिए, लंबा लीड आमतौर पर एनोड (पॉजिटिव) होता है। एक ही पैकेज के भीतर डिटेक्टर (फोटोडायोड) सेक्शन के अपने एनोड और कैथोड होंगे। सही कनेक्शन के लिए डेटाशीट का पिनआउट डायग्राम महत्वपूर्ण है। गलत पोलैरिटी एमिटर डायोड को नुकसान पहुंचा सकती है यदि रिवर्स वोल्टेज 5V से अधिक हो जाती है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

• रीफ्लो सोल्डरिंग: लीड सोल्डरिंग के लिए पैकेज बॉडी से 1.6mm दूर मापे जाने पर, पूर्ण अधिकतम रेटिंग 5 सेकंड के लिए 260°C है। यह सामान्य लीड-मुक्त रीफ्लो प्रोफाइल्स (पीक टेम्प ~250°C) के अनुरूप है।
• हैंड सोल्डरिंग: यदि हैंड सोल्डरिंग आवश्यक है, तो तापमान-नियंत्रित आयरन का उपयोग करें और आंतरिक सेमीकंडक्टर डाई और प्लास्टिक पैकेज को ताप क्षति से बचाने के लिए प्रति लीड संपर्क समय को 3 सेकंड से कम करें।
• सफाई: पैकेज के नीले पारदर्शी एपॉक्सी रेजिन के अनुकूल उपयुक्त सफाई विलायकों का प्रयोग करें।
• भंडारण की स्थितियाँ: निर्दिष्ट तापमान सीमा (-55°C से +100°C) के भीतर सूखे, एंटी-स्टैटिक वातावरण में संग्रहित करें ताकि नमी अवशोषण (जो रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्निंग" का कारण बन सकता है) और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज क्षति को रोका जा सके।

6. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार

6.1 विशिष्ट सर्किट विन्यास

एमिटर के लिए: आगे की धारा को सीमित करने के लिए आमतौर पर एक साधारण श्रृंखला रोकनेवाला का उपयोग किया जाता है। रोकनेवाला मान की गणना R = (V_CC - V_F) / I के रूप में की जाती है।_Fउदाहरण के लिए, 5V आपूर्ति के साथ, V_F=1.6V, और वांछित I_F=20mA, R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170Ω। करंट को चालू/बंद करने के लिए अक्सर एक ट्रांजिस्टर (NPN या N-चैनल MOSFET) को माइक्रोकंट्रोलर के माध्यम से श्रृंखला में रखा जाता है।

डिटेक्टर (फोटोडायोड) के लिए: यह आमतौर पर फोटोवोल्टाइक (शून्य बायस) या फोटोकंडक्टिव (रिवर्स बायस) मोड में संचालित होता है। सरल डिजिटल पहचान के लिए, फोटोडायोड को एक लोड रेसिस्टर के साथ श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है। इस रेसिस्टर के पार वोल्टेज आपतित IR प्रकाश के साथ बदलता है, जिसे कंपेरेटर या एम्पलीफायर में दिया जा सकता है।

6.2 डिज़ाइन विचार

• शोर प्रतिरक्षा: 940nm तरंगदैर्ध्य और नीला फ़िल्टर सहायक हैं, लेकिन सूर्य के प्रकाश या फ्लोरोसेंट लैंप (जिनमें IR होता है) से आने वाला परिवेशी प्रकाश अभी भी हस्तक्षेप का कारण बन सकता है। उच्च शोर प्रतिरक्षा प्राप्त करने के लिए एक मॉड्यूलेटेड IR सिग्नल (जैसे, 38kHz वाहक) और एक डिमॉड्यूलेटिंग रिसीवर IC का उपयोग मानक विधि है।
• वर्तमान ड्राइविंग: 2A पीक के निकट स्पंदित संचालन के लिए, सुनिश्चित करें कि ड्राइविंग ट्रांजिस्टर धारा को संभाल सकता है और PCB ट्रेस पर्याप्त चौड़े हैं ताकि अत्यधिक वोल्टेज ड्रॉप से बचा जा सके।
• प्रकाशीय पथ: लेंस को साफ और बाधाओं से मुक्त रखें। चौड़ा देखने का कोण संरेखण को आसान बनाता है लेकिन एक संकीर्ण बीम की तुलना में अधिकतम सीमा को कम कर देता है। अधिक दूरी के लिए, एक साधारण कोलिमेटिंग लेंस जोड़ने पर विचार करें।
• थर्मल प्रबंधन: उच्च निरंतर धाराओं पर या उच्च परिवेश के तापमान में संचालन करते समय, शक्ति अपव्यय सीमा के भीतर रहने के लिए घटक के आसपास पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करें।

7. Technical Comparison and Differentiation

मानक 940nm IR LEDs की तुलना में, LTE-3273DL एक डिटेक्टर को एकीकृत करता है, जिससे ट्रांसीवर अनुप्रयोगों में बोर्ड स्थान की बचत होती है। धीमे फोटोट्रांजिस्टर की तुलना में, एकीकृत फोटोडायोड तेज प्रतिक्रिया समय प्रदान करता है, जो मॉड्यूलेटेड डेटा ट्रांसमिशन के लिए उपयुक्त है। इसकी उच्च पल्स करंट क्षमता (2A) कई बुनियादी IR LEDs पर एक प्रमुख लाभ है, जो मजबूत सिग्नल की अनुमति देती है। एक कम लागत वाले पैकेज में सुविधाओं (उच्च करंट, चौड़ा कोण, डिटेक्टर शामिल) का संयोजन इसे उपभोक्ता रिमोट कंट्रोल और सेंसिंग बाजारों के लिए अच्छी तरह से स्थापित करता है।

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

Q: क्या मैं इस IR एमिटर को सीधे माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन से चला सकता हूँ?
A: नहीं। एक सामान्य GPIO पिन केवल 20-50mA सोर्स/सिंक कर सकता है, जो शायद ऊपरी सीमा पर हो, और यह ~1.6V V_F. हमेशा एक ट्रांजिस्टर को स्विच के रूप में उपयोग करें।

Q: रेडिएंट इंटेंसिटी (mW/sr) और टोटल आउटपुट पावर (mW) में क्या अंतर है?
A> Radiant intensity is angular density. Total power would require integrating intensity over the entire emission sphere. For a wide-angle emitter like this, the total power is significantly higher than the intensity value.

Q: मैं फोटोडायोड आउटपुट को डिजिटल इनपुट से कैसे इंटरफेस करूं?
A: फोटोडायोड का करंट आउटपुट बहुत कम होता है। इसे वोल्टेज में बदलने के लिए आपको एक ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर की आवश्यकता होती है, और उसके बाद एक डिजिटल सिग्नल बनाने के लिए एक कम्पेरेटर की। एम्बिएंट लाइट की उपस्थिति में साधारण ऑन/ऑफ डिटेक्शन के लिए, कच्चे फोटोडायोड का उपयोग करने के बजाय एक समर्पित IR रिसीवर मॉड्यूल (जिसमें अंतर्निर्मित एम्पलीफायर, फिल्टर और डिमॉड्यूलेटर हो) का उपयोग करने की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है।

Q: रिवर्स वोल्टेज रेटिंग केवल 5V क्यों है?
A> This is typical for GaAs IR emitter diodes. The semiconductor material and structure have a relatively low breakdown voltage. Careful circuit design is needed to avoid accidental reverse bias.

9. Practical Use Case Example

Scenario: एक साधारण IR वस्तु/निकटता सेंसर का निर्माण।
LTE-3273DL का उपयोग एक परावर्तक सेंसर कॉन्फ़िगरेशन में किया जा सकता है। एमिटर को एक विशिष्ट आवृत्ति (जैसे, 1kHz) पर स्पंदित किया जाता है। डिटेक्टर, जो इसके बगल में रखा जाता है, सामने रखी वस्तु से परावर्तित सिग्नल की तलाश करता है। डिटेक्टर के एम्पलीफायर श्रृंखला में 1kHz पर ट्यून किया गया एक बैंड-पास फ़िल्टर परिवेशी प्रकाश शोर को रद्द कर देता है। जब कोई वस्तु सीमा के भीतर आती है, तो परावर्तित सिग्नल बढ़ जाता है, जिससे सर्किट ट्रिगर हो जाता है। यह स्वचालित तौलिया डिस्पेंसर, प्रिंटर में कागज का पता लगाने और रोबोट एज डिटेक्शन में आम है।

10. Principle of Operation

यह उपकरण सुस्थापित अर्धचालक भौतिकी सिद्धांतों पर कार्य करता है। एमिटर एक गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) लाइट एमिटिंग डायोड (LED) है। फॉरवर्ड बायस्ड होने पर, इलेक्ट्रॉन और होल PN जंक्शन में पुनर्संयोजित होते हैं, जिससे फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। GaAs का बैंडगैप फोटॉन ऊर्जा निर्धारित करता है, जो 940nm इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य से मेल खाती है। डिटेक्टर यह एक सिलिकॉन पिन फोटोडायोड है। जब सिलिकॉन के बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन (जिसमें 940nm IR शामिल है) डिप्लेशन रीजन से टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। इन वाहकों को आंतरिक विद्युत क्षेत्र (अंतर्निहित या लगाए गए बायस से) द्वारा प्रवाहित किया जाता है, जिससे आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती एक फोटोकरंट उत्पन्न होता है।

11. Industry Trends and Developments

The discrete IR component market continues to evolve. Trends include:
लघुकरण: छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए 0805 या 0603 जैसे सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) पैकेजों की ओर बढ़ना।
उच्च एकीकरण: डिजिटल इंटरफेस (I2C, UART) के साथ एमिटर, डिटेक्टर, ड्राइवर और एम्पलीफायर को एक ही मॉड्यूल में संयोजित करना।
बेहतर प्रदर्शन: लंबी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए उच्च विकिरण तीव्रता और संकीर्ण बीम कोण वाले एमिटर्स, और कम डार्क करंट तथा उच्च गति वाले डिटेक्टर्स का विकास।
नई तरंगदैर्ध्य: गैस पहचान जैसे विशिष्ट संवेदन अनुप्रयोगों के लिए 940nm से परे तरंगदैर्ध्य की खोज, हालांकि लागत और संगतता के कारण सामान्य-उद्देश्य रिमोट कंट्रोल और संवेदन के लिए 940nm प्रमुख बनी हुई है।