आईआर एमिटर और डिटेक्टर LTLE-32F0L-032A डेटाशीट - T-1 3/4 पैकेज - 850nm वेवलेंथ - 1.95V फॉरवर्ड वोल्टेज - 180mW पावर डिसिपेशन - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक अलग इन्फ्रारेड (आईआर) एमिटर और डिटेक्टर घटक के विनिर्देशों का विवरण देता है। यह उपकरण उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिनमें इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जन और संसूचन की आवश्यकता होती है, जो 850 नैनोमीटर (nm) की शिखर तरंगदैर्ध्य पर कार्य करता है। इसे एक लोकप्रिय T-1 3/4 व्यास पैकेज में स्पष्ट पारदर्शी एनकैप्सुलेशन के साथ रखा गया है, जो इसे विभिन्न प्रकाश-विद्युत प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस घटक में उच्च-गति संचालन, कम बिजली खपत और उच्च दक्षता सहित कई प्रमुख लाभ शामिल हैं। यह लीड-फ्री (Pb-free) और RoHS पर्यावरणीय मानकों का अनुपालन करता है। इसके प्राथमिक अनुप्रयोगों में 850nm आईआर एमिटर के रूप में उपयोग, कैमरों के लिए नाइट विजन सिस्टम में एकीकरण और विभिन्न सेंसर अनुप्रयोग शामिल हैं जहां निकटता संवेदन, डेटा संचरण या वस्तु पहचान के लिए इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग किया जाता है।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

निम्नलिखित अनुभाग उपकरण के प्रमुख पैरामीटरों की विस्तृत, वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करते हैं।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

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

• शक्ति अपव्यय (Pd):180 mW। यह अधिकतम मात्रा है जिसे उपकरण अपनी तापीय सीमाओं को पार किए बिना ऊष्मा के रूप में व्यय कर सकता है।
• शिखर अग्र धारा (IFP):1 A। यह स्पंदित स्थितियों (प्रति सेकंड 300 स्पंद, 10μs स्पंद चौड़ाई) के तहत अधिकतम अनुमेय धारा है। इसे पार करने से विनाशकारी विफलता हो सकती है।
• निरंतर अग्र धारा (IF):100 mA। अधिकतम DC धारा जिसे लगातार लागू किया जा सकता है।
• विपरीत वोल्टेज (VR):5 V। इससे अधिक विपरीत वोल्टेज लगाने से अर्धचालक जंक्शन टूट सकता है।
• संचालन तापमान सीमा:-40°C से +85°C। वह परिवेश तापमान सीमा जिसके भीतर उपकरण को अपने विनिर्देशों के अनुसार संचालित होने की गारंटी है।
• भंडारण तापमान सीमा:-55°C से +100°C।
• लीड सोल्डरिंग तापमान:3 सेकंड के लिए 320°C, घटक के शरीर से 4.0mm दूर मापा गया।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएं

ये विशिष्ट प्रदर्शन पैरामीटर हैं जो TA=25°C पर विशिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत मापे गए हैं।

• विकिरण तीव्रता (I_E):28 mW/sr (विशिष्ट)। यह 50mA की अग्र धारा (I_F) पर चलाए जाने पर प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) उत्सर्जित प्रकाशीय शक्ति को मापता है। यह एमिटर की चमक के लिए एक प्रमुख मापदंड है।
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_Peak):850 nm। वह तरंगदैर्ध्य जिस पर एमिटर सबसे अधिक प्रकाशीय शक्ति आउटपुट करता है। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में है, मानव आँख के लिए अदृश्य लेकिन सिलिकॉन फोटोडायोड और कई कैमरा सेंसर द्वारा पता लगाने योग्य।
• स्पेक्ट्रल लाइन अर्ध-चौड़ाई (Δλ):50 nm। यह स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को इंगित करता है; तरंगदैर्ध्य की वह सीमा जिस पर महत्वपूर्ण प्रकाशीय शक्ति उत्सर्जित होती है। 50nm का मान मानक GaAs/AlGaAs आईआर एमिटर के लिए विशिष्ट है।
• अग्र वोल्टेज (V_F):1.6V (न्यूनतम), 1.95V (विशिष्ट), I_F=50mA पर अधिकतम अनिर्दिष्ट। यह धारा का संचालन करते समय उपकरण के पार वोल्टेज ड्रॉप है। यह करंट-लिमिटिंग ड्राइवर सर्किट डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
• विपरीत धारा (I_R):V_R=5V पर 100 μA (अधिकतम)। वह छोटी लीकेज धारा जो तब प्रवाहित होती है जब उपकरण रिवर्स-बायस्ड होता है।
• देखने का कोण (2θ_1/2):60 डिग्री। यह पूर्ण कोण है जिस पर विकिरण तीव्रता अपने अधिकतम मान (अक्षीय) के आधे तक गिर जाती है। यह उत्सर्जित प्रकाश के बीम प्रसार को परिभाषित करता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

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

3.1 स्पेक्ट्रल वितरण

चित्र 1 तरंगदैर्ध्य के फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण तीव्रता दर्शाता है। वक्र 850nm पर केंद्रित है जिसमें निर्दिष्ट 50nm अर्ध-चौड़ाई है, जो स्पेक्ट्रल विशेषताओं की पुष्टि करती है। यह जानकारी इच्छित डिटेक्टर (जैसे, सिलिकॉन फोटोडायोड या कैमरे का आईआर फिल्टर) की स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

3.2 अग्र धारा बनाम अग्र वोल्टेज (I-V वक्र)

चित्र 3 अग्र धारा और अग्र वोल्टेज के बीच संबंध को दर्शाता है। यह वक्र प्रकृति में घातीय है, जो एक डायोड के लिए विशिष्ट है। यह दर्शाता है कि अग्र वोल्टेज धारा के साथ बढ़ता है। डिजाइनर वांछित ऑपरेटिंग पॉइंट (जैसे, निर्दिष्ट विकिरण तीव्रता के लिए 50mA) प्राप्त करने के लिए एक उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का चयन करने के लिए इस वक्र का उपयोग करते हैं, बिना अधिकतम रेटिंग को पार किए।

3.3 तापमान निर्भरता

चित्र 2 और 4 परिवेश तापमान के उपकरण प्रदर्शन पर प्रभाव को दर्शाते हैं।

• अग्र धारा बनाम परिवेश तापमान (चित्र 2):संभवतः दर्शाता है कि एक निश्चित धारा पर अग्र वोल्टेज तापमान बढ़ने के साथ कैसे घटता है (नकारात्मक तापमान गुणांक), जो एलईडी में एक सामान्य गुण है।
• सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान (चित्र 4):यह प्रदर्शित करता है कि एमिटर की प्रकाशीय आउटपुट शक्ति परिवेश तापमान बढ़ने के साथ घटती है। यह डीरेटिंग उच्च-तापमान वातावरण में संचालित होने वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है; निरंतर प्रकाश आउटपुट बनाए रखने के लिए ड्राइव धारा को बढ़ाने (सीमाओं के भीतर) की आवश्यकता हो सकती है, या तापीय प्रबंधन की आवश्यकता हो सकती है।

3.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम अग्र धारा

चित्र 5 दर्शाता है कि प्रकाशीय आउटपुट शक्ति ड्राइव धारा के साथ कैसे बढ़ती है। यह संबंध एक सीमा पर आम तौर पर रैखिक होता है लेकिन अंततः बहुत अधिक धाराओं पर तापीय और दक्षता सीमाओं के कारण संतृप्त हो जाएगा। विशिष्ट 50mA बिंदु के निकट संचालन करने से अच्छी दक्षता और दीर्घायु सुनिश्चित होती है।

3.5 विकिरण आरेख

चित्र 6 एक ध्रुवीय प्लॉट है जो उत्सर्जित प्रकाश तीव्रता के कोणीय वितरण को दर्शाता है, जो 60-डिग्री देखने के कोण का दृश्य प्रतिनिधित्व करता है। तीव्रता केंद्रीय अक्ष (0°) के साथ सबसे अधिक होती है और किनारों की ओर कम हो जाती है।

4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

4.1 आउटलाइन आयाम

उपकरण एक मानक T-1 3/4 (5mm) गोल पैकेज का उपयोग करता है। प्रमुख आयामी नोट्स में शामिल हैं: सभी आयाम mm (इंच) में, जब तक कहा न जाए ±0.25mm का सहनशीलता, फ्लैंज के नीचे अधिकतम रेजिन प्रोट्रूज़न 0.5mm, और पैकेज निकास बिंदु पर मापा गया लीड स्पेसिंग। सटीक यांत्रिक चित्र PCB फुटप्रिंट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है, जिससे उचित फिट और संरेखण सुनिश्चित होता है।

4.2 टेप और रील पैकेजिंग आयाम

स्वचालित असेंबली के लिए, घटकों को उभरे हुए कैरियर टेप पर आपूर्ति की जाती है। अनुभाग 6 टेप आयामों की एक विस्तृत तालिका प्रदान करता है जिसमें फीड होल व्यास (D: 3.8-4.2mm), घटक पिच (P: 12.5-12.9mm), पॉकेट आयाम (P1, P2, H), और टेप चौड़ाई (W3: 17.5-19.0mm) शामिल हैं। चिपकने वाला टेप (चौड़ाई W1: 12.5-13.5mm) पॉकेट में घटकों को सील कर देता है। ये विनिर्देश पिक-एंड-प्लेस मशीनों को प्रोग्राम करने और फीडर सिस्टम डिजाइन करने के लिए आवश्यक हैं।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

विश्वसनीयता के लिए उचित हैंडलिंग महत्वपूर्ण है।

5.1 भंडारण

घटकों को ≤30°C और ≤70% सापेक्ष आर्द्रता पर संग्रहीत किया जाना चाहिए। यदि मूल नमी-अवरोध बैग से निकाला जाता है, तो उन्हें तीन महीने के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए। बैग के बाहर लंबे समय तक भंडारण के लिए, नमी अवशोषण को रोकने के लिए डिसिकेंट के साथ एक सील कंटेनर या नाइट्रोजन डिसिकेटर का उपयोग करें, जिससे सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्निंग" हो सकती है।

5.2 सफाई

यदि सफाई आवश्यक है, तो आइसोप्रोपाइल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट का उपयोग करें। कठोर रसायन एपॉक्सी लेंस को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

5.3 लीड फॉर्मिंग

लीड को लेंस के आधार से कम से कम 3mm दूर एक बिंदु पर मोड़ें। पैकेज बॉडी को फुलक्रम के रूप में उपयोग न करें। फॉर्मिंग कमरे के तापमान पर और सोल्डरिंग से पहले की जानी चाहिए। PCB सम्मिलन के दौरान न्यूनतम बल का उपयोग करें ताकि तनाव से बचा जा सके।

5.4 सोल्डरिंग पैरामीटर

लेंस बेस से सोल्डर पॉइंट तक न्यूनतम 3mm क्लीयरेंस बनाए रखें। लेंस को कभी भी सोल्डर में डुबोएं नहीं।

• सोल्डरिंग आयरन:अधिकतम 3 सेकंड के लिए अधिकतम 350°C (केवल एक बार)।
• वेव सोल्डरिंग:प्री-हीट ≤60 सेकंड के लिए ≤100°C, सोल्डर वेव ≤3 सेकंड के लिए ≤320°C। डुबाने की स्थिति लेंस बेस से 2mm से कम नहीं होनी चाहिए।
• महत्वपूर्ण नोट:अत्यधिक तापमान या समय लेंस को विकृत कर सकता है या उपकरण को नष्ट कर सकता है। इन्फ्रारेड (आईआर) रीफ्लो यह थ्रू-होल घटक के लिए उपयुक्त नहीं है।

6. अनुप्रयोग और डिजाइन विचार

6.1 ड्राइव सर्किट डिजाइन

यह एक करंट-ऑपरेटेड उपकरण है। समानांतर में कई एमिटर चलाते समय एकसमान चमक सुनिश्चित करने के लिए, एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर को श्रृंखला में रखा जाना चाहिएप्रत्येक व्यक्तिगत एलईडी(सर्किट A) के साथ। केवल एक साझा रेसिस्टर (सर्किट B) के साथ एलईडी को समानांतर में जोड़ने की अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि प्रत्येक उपकरण के अग्र वोल्टेज (V_F) में भिन्नताएं होती हैं, जिससे असमान धारा वितरण और इस प्रकार असमान चमक होगी।

6.2 इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा

यह घटक ESD और पावर सर्ज के प्रति संवेदनशील है। निवारक उपाय अनिवार्य हैं:

• ग्राउंडेड रिस्ट स्ट्रैप और एंटी-स्टैटिक दस्ताने का उपयोग करें।
• सुनिश्चित करें कि सभी उपकरण, वर्कस्टेशन और भंडारण रैक ठीक से ग्राउंडेड हैं।
• प्लास्टिक लेंस पर जमा हो सकने वाले स्थैतिक आवेश को बेअसर करने के लिए आयनाइज़र का उपयोग करें।

6.3 अनुप्रयोग दायरा और विश्वसनीयता

यह उपकरण सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (कार्यालय, संचार, घरेलू) के लिए अभिप्रेत है। उन अनुप्रयोगों के लिए जहां विफलता जीवन या स्वास्थ्य को खतरे में डाल सकती है (विमानन, चिकित्सा, सुरक्षा प्रणाली), उपयोग से पहले विशेष परामर्श और योग्यता की आवश्यकता होती है, क्योंकि मानक विश्वसनीयता डेटा ऐसे महत्वपूर्ण उपयोगों के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है।

7. तकनीकी तुलना और रुझान

7.1 विभेदन

850nm तरंगदैर्ध्य लंबी आईआर तरंगदैर्ध्य की तुलना में अच्छी सिलिकॉन डिटेक्टर संवेदनशीलता और कई सामग्रियों में कम अवशोषण के बीच संतुलन प्रदान करती है। T-1 3/4 पैकेज एक उद्योग मानक है, जो सॉकेट और PCB लेआउट के साथ व्यापक संगतता सुनिश्चित करता है। स्पष्ट लेंस (रंगीन के विपरीत) एमिटर फ़ंक्शन के लिए प्रकाश आउटपुट को अधिकतम करता है।

7.2 संचालन सिद्धांत

एक आईआर एमिटर (IRED) के रूप में: जब इसके थ्रेशोल्ड वोल्टेज से ऊपर फॉरवर्ड-बायस्ड किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल अर्धचालक सक्रिय क्षेत्र (संभवतः GaAs/AlGaAs) में पुनर्संयोजित होते हैं, जिससे विशेषता 850nm तरंगदैर्ध्य पर फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। स्पष्ट एपॉक्सी लेंस इस प्रकाश आउटपुट को आकार देता है और निर्देशित करता है।

एक डिटेक्टर (फोटोडायोड) के रूप में: जब पर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन अर्धचालक जंक्शन से टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं, जब उपकरण रिवर्स-बायस्ड होता है तो एक फोटोकरंट बनाते हैं। यह धारा आपतित प्रकाश तीव्रता के समानुपाती होती है।

7.3 डिजाइन रुझान

उद्योग उच्च दक्षता (प्रति विद्युत वाट अधिक प्रकाश आउटपुट), डेटा संचरण के लिए बेहतर गति और बढ़ी हुई विश्वसनीयता के लिए प्रयास करता रहता है। सतह-माउंट डिवाइस (SMD) पैकेज स्वचालित असेंबली के लिए तेजी से आम हो रहे हैं, हालांकि इस तरह के थ्रू-होल पैकेज प्रोटोटाइपिंग, उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों, या मजबूत यांत्रिक माउंटिंग की आवश्यकता वाले परिदृश्यों के लिए महत्वपूर्ण बने हुए हैं।

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

प्रश्न: क्या मैं इस एलईडी को सीधे 5V या 3.3V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूं?

उत्तर: नहीं। आपको एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना चाहिए। उदाहरण के लिए, 1.95V के विशिष्ट V_F के साथ 5V आपूर्ति से 50mA प्राप्त करने के लिए: R = (5V - 1.95V) / 0.05A = 61 ओम। एक 62 ओम रेसिस्टर उपयुक्त होगा। हमेशा रेसिस्टर के वास्तविक V_F और पावर रेटिंग की जांच करें।

प्रश्न: "विकिरण तीव्रता" (mW/sr) और "देखने का कोण" के बीच क्या अंतर है?

उत्तर: विकिरण तीव्रता किसी दिए गए दिशा (प्रति स्टेरेडियन) में प्रकाशीय शक्ति की सांद्रता को मापती है। देखने का कोण उस बीम के कोणीय प्रसार का वर्णन करता है। उच्च विकिरण तीव्रता लेकिन संकीर्ण देखने के कोण वाला एक उपकरण एक बहुत केंद्रित, तीव्र स्पॉट उत्पन्न करता है। इस उपकरण में मध्यम 60° देखने का कोण है, जो बीम सांद्रता और कवरेज के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है।

प्रश्न: भंडारण आर्द्रता महत्वपूर्ण क्यों है?

उत्तर: एपॉक्सी पैकेजिंग नमी अवशोषित कर सकती है। उच्च-तापमान सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान, यह फंसी हुई नमी तेजी से वाष्पित हो सकती है, जिससे आंतरिक दबाव बनता है जो पैकेज को तोड़ सकता है या आंतरिक बॉन्ड को अलग कर सकता है - एक विफलता जिसे "पॉपकॉर्निंग" के रूप में जाना जाता है।

प्रश्न: क्या मैं इसका उपयोग आईआर रिमोट कंट्रोल की तरह उच्च-गति डेटा संचरण के लिए कर सकता हूं?

उत्तर: जबकि इसे "उच्च गति" के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, इसकी उपयुक्तता आवश्यक डेटा दर पर निर्भर करती है। शिखर धारा के लिए 10μs स्पंद रेटिंग बताती है कि यह मध्यम रूप से तेज स्पंदों को संभाल सकता है। बहुत उच्च-गति संचार (जैसे, IrDA) के लिए, तेज राइज/फॉल टाइम के लिए विशेष रूप से चरित्रित घटक अधिक उपयुक्त होंगे।