LTE-1650 इन्फ्रारेड एमिटिंग LED डेटाशीट - ट्रांसपेरेंट पैकेजिंग - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.6V - पावर 100mW - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-1650 एक माइक्रो, एंड-फेसिंग इन्फ्रारेड एमिटर डायोड है, जिसे उच्च करंट ड्राइव और कम फॉरवर्ड वोल्टेज विशेषताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका प्राथमिक कार्य 940 नैनोमीटर की पीक वेवलेंथ पर इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करना है। यह डिवाइस ट्रांसपेरेंट प्लास्टिक पैकेजिंग में निर्मित है और विभिन्न ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के लिए एक किफायती समाधान है। इस घटक के मुख्य लाभों में शामिल हैं: महत्वपूर्ण पल्स करंट को सहन करने की क्षमता, कम वोल्टेज संचालन (जो ड्राइव सर्किट की बिजली खपत को कम कर सकता है) और व्यापक व्यूइंग एंगल (जो अंतिम अनुप्रयोगों में ऑप्टिकल संरेखण को सरल बनाता है)। यह आमतौर पर विश्वसनीय इन्फ्रारेड सिग्नल ट्रांसमिशन की आवश्यकता वाले बाजारों जैसे रिमोट कंट्रोल सिस्टम, प्रॉक्सिमिटी सेंसर, वस्तु पहचान और औद्योगिक स्वचालन के लिए लक्षित है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

विश्वसनीयता और सेवा जीवन सुनिश्चित करने के लिए, इस उपकरण के लिए कठोर संचालन सीमाएं निर्धारित की गई हैं। परिवेश के तापमान (T_A) 25°C पर, अधिकतम निरंतर शक्ति अपव्यय 100 mW है। स्पंद स्थितियों में (प्रति सेकंड 300 स्पंद, स्पंद चौड़ाई 10 माइक्रोसेकंड), यह 1 एम्पीयर के शिखर अग्र धारा को सहन कर सकता है। अधिकतम निरंतर अग्र धारा रेटिंग 60 mA है। जंक्शन को क्षति पहुंचाए बिना 5 वोल्ट तक का रिवर्स वोल्टेज लगाया जा सकता है। ऑपरेटिंग तापमान सीमा -40°C से +85°C है, जबकि भंडारण तापमान सीमा -55°C से +100°C तक फैली हुई है, जो इसकी मजबूत पर्यावरणीय सहनशीलता को दर्शाता है। पैकेज बॉडी से 1.6mm की दूरी पर मापने पर, लीड को 260°C के तापमान पर 5 सेकंड के लिए सोल्डर किया जा सकता है।

2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ

प्रमुख प्रदर्शन पैरामीटर T_A=25°C पर मापे गए हैं। आउटपुट विशेषता एपर्चर विकिरण चमक (E_e, इकाई mW/cm²) और विकिरण तीव्रता (I_E, इकाई mW/sr) द्वारा चित्रित किया जाता है, दोनों को फॉरवर्ड करंट (I_F) 20mA पर मापा गया। इन मापदंडों को ग्रेडेड किया गया है (धारा 3 देखें)। पीक एमिशन वेवलेंथ (λ_P) का विशिष्ट मान 940 nm है, जो नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में आता है और मानव आँखों के लिए अदृश्य होने के कारण कई सेंसिंग और संचार अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ) 50 nm है, जो उत्सर्जित प्रकाश की स्पेक्ट्रल शुद्धता को परिभाषित करती है। फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) I_F=50mA पर टाइपिकल वैल्यू 1.6 वोल्ट है, अधिकतम वैल्यू 1.8V है, जो इसकी लो-वोल्टेज ऑपरेटिंग विशेषता की पुष्टि करता है। रिवर्स करंट (I_R) रिवर्स वोल्टेज (V_R) 5V पर अधिकतम 100 µA है। व्यूइंग एंगल (2θ_1/2) 60 डिग्री है, जो एक विस्तृत विकिरण पैटर्न प्रदान करता है।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

LTE-1650 विकिरण तीव्रता और एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति पर आधारित एक प्रदर्शन ग्रेडिंग सिस्टम का उपयोग करता है। यह सिस्टम घटकों को अलग-अलग प्रदर्शन स्तरों (ग्रेड A, B, C, D) में वर्गीकृत करता है, ताकि उत्पादन बैच के भीतर एकरूपता सुनिश्चित हो सके। उदाहरण के लिए, I_F=20mA पर, ग्रेड A डिवाइस की विकिरण तीव्रता सीमा 1.383 से 4.06 mW/sr होती है, जबकि ग्रेड D डिवाइस 5.11 mW/sr से शुरू होती है। इससे डिजाइनर ऐसे घटकों का चयन कर सकते हैं जो उनके डिटेक्टर की विशिष्ट संवेदनशीलता आवश्यकताओं या एप्लिकेशन के लिए आवश्यक सिग्नल तीव्रता से मेल खाते हों। इस डेटाशीट में फॉरवर्ड वोल्टेज या तरंगदैर्ध्य के लिए कोई स्पष्ट ग्रेडिंग इंगित नहीं की गई है; तरंगदैर्ध्य को 940nm का विशिष्ट मान निर्दिष्ट किया गया है।

4. Performance Curve Analysis

डेटाशीट में कुछ महत्वपूर्ण संबंधों को दर्शाने वाले ग्राफ़ शामिल हैं। चित्र 1 स्पेक्ट्रम वितरण ग्राफ़ दिखाता है, जो तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष विकिरण तीव्रता को प्लॉट करता है। यह वक्र 940nm पर शिखर और 50nm की स्पेक्ट्रम चौड़ाई 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 परिवेश तापमान बढ़ने के साथ कैसे कम होती है। चित्र 3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V) वक्र है, जो डायोड के विशिष्ट घातीय संबंध और इसके कम V_Fविशेषता को प्रदर्शित करता है। चित्र 4 दिखाता है कि सापेक्ष विकिरण तीव्रता परिवेश तापमान के साथ कैसे बदलती है, जो आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ आउटपुट में कमी के रूप में प्रकट होती है। चित्र 5 दिखाता है कि सापेक्ष विकिरण तीव्रता फॉरवर्ड करंट के साथ कैसे बदलती है, जो ड्राइव करंट और प्रकाश आउटपुट के बीच गैर-रैखिक संबंध को दर्शाता है। अंत में, चित्र 6 विकिरण पैटर्न है, जो एक ध्रुवीय आरेख है, जो 60 डिग्री के दृश्य कोण का सहज प्रतिनिधित्व करता है, और उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश के कोणीय वितरण को दर्शाता है।

5. Mechanical and Packaging Information

यह उपकरण मिनिएचर प्लास्टिक एंड-फेसिंग एमिटर पैकेज में निर्मित है। प्रमुख आयामी विवरण में शामिल हैं: सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सामान्य सहनशीलता ±0.25mm है। फ्लैंज के नीचे राल 1.5mm तक फैल सकता है। लीड पिच उस स्थान पर मापी जाती है जहां लीड पैकेज बॉडी से बाहर निकलती है। पैकेज सामग्री पारदर्शी है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है जहां एमिटर दिखाई दे सकता है या ऑप्टिकल संरेखण के लिए चिप के सटीक स्थान की पहचान करने की आवश्यकता होती है। एंड-फेसिंग एमिटर डिज़ाइन का अर्थ है कि प्रकाश का प्राथमिक उत्सर्जन पैकेज के शीर्ष सतह से होता है।

6. सोल्डरिंग एवं असेंबली मार्गदर्शिका

प्रदान की गई प्राथमिक सोल्डरिंग विशिष्टता पिन के सोल्डरिंग तापमान के लिए है। पैकेज बॉडी से 1.6 मिमी (0.063 इंच) की दूरी पर मापने पर, पिन 5 सेकंड के लिए 260°C के तापमान का सामना कर सकते हैं। यह वेव सोल्डरिंग या हैंड सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। रिफ्लो सोल्डरिंग के लिए, प्लास्टिक पैकेज उपकरणों के लिए उपयुक्त मानक इन्फ्रारेड या कन्वेक्शन रिफ्लो प्रोफाइल का आमतौर पर उपयोग किया जा सकता है, लेकिन पैकेज बॉडी का अधिकतम तापमान 100°C के अधिकतम भंडारण तापमान से लंबे समय तक अधिक नहीं होना चाहिए। असेंबली के दौरान और बाद में पिन पर यांत्रिक तनाव लगाने से बचने की सलाह दी जाती है। उचित भंडारण स्थितियों में घटकों को सूखे, इलेक्ट्रोस्टैटिक-सुरक्षित वातावरण में संग्रहीत करना और निर्दिष्ट भंडारण तापमान सीमा (-55°C से +100°C) के भीतर रखना शामिल है ताकि नमी अवशोषण या अन्य प्रदर्शन गिरावट को रोका जा सके।

7. पैकेजिंग एवं ऑर्डर सूचना

विशिष्ट पैकेजिंग प्रारूप (उदाहरण के लिए, टेप और रील, बल्क) प्रदान की गई सामग्री में विस्तृत नहीं है। पार्ट नंबर स्पष्ट रूप से LTE-1650 के रूप में पहचाना गया है। स्पेसिफिकेशन शीट का स्वयं का संदर्भ नंबर है: Spec No.: DS-50-95-0017, Revision B। बिनिंग कोड (A, B, C, D) ऑर्डरिंग जानकारी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होगा ताकि सही प्रदर्शन ग्रेड की आपूर्ति सुनिश्चित की जा सके। डिजाइनरों को अपने एप्लिकेशन के लिए आवश्यक विकिरण तीव्रता विशेषताओं की गारंटी देने के लिए ऑर्डर करते समय आवश्यक बिन निर्दिष्ट करना होगा।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

LTE-1650 कई अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। इसकी उच्च पल्स धारा क्षमता इसे इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल ट्रांसमीटर के लिए आदर्श बनाती है, जो संकेत संचारित करने के लिए अल्पकालिक, उच्च-शक्ति पल्स का उपयोग करते हैं। चौड़ा दृश्य कोण प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग और वस्तु पहचान में लाभ प्रदान करता है, क्योंकि ट्रांसमीटर और डिटेक्टर के बीच सटीक संरेखण पर पूर्ण नियंत्रण नहीं हो सकता है। इसका उपयोग औद्योगिक स्वचालन में गिनती, छंटाई या स्थिति संवेदन के लिए किया जा सकता है। अन्य संभावित उपयोगों में लघु दूरी डेटा संचार, सुरक्षा प्रणाली बीम अवरोधन और गैर-संपर्क स्विच शामिल हैं।

8.2 डिज़ाइन विचार

LTE-1650 का उपयोग करते हुए डिज़ाइन करने में, कई कारकों पर विचार करना चाहिए। ड्राइवर सर्किट को निरंतर धारा को 60mA या उससे कम तक सीमित रखना चाहिए और उच्च परिवेश तापमान पर डीरेटिंग कर्व का पालन करना चाहिए। पल्स ऑपरेशन के लिए, सुनिश्चित करें कि पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल से औसत बिजली अपव्यय 100mW से अधिक न हो। कम फॉरवर्ड वोल्टेज इसे एक साधारण श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से सीधे कम वोल्टेज लॉजिक (उदाहरण के लिए, 3.3V या 5V सिस्टम) से ड्राइव करने की अनुमति देता है। बिनिंग (A से D) का चयन सीधे डिटेक्टर द्वारा प्राप्त सिग्नल की तीव्रता को प्रभावित करेगा; उच्च बिन मजबूत तीव्रता प्रदान करते हैं, जो सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार कर सकते हैं या अधिक कार्य दूरी की अनुमति दे सकते हैं। पारदर्शी पैकेज प्रकाश को फ़िल्टर नहीं करता है, इसलिए यदि विशिष्ट तरंगदैर्ध्य अवरोधन की आवश्यकता है, तो बाहरी ऑप्टिकल फ़िल्टर की आवश्यकता हो सकती है। सामान्य ऑपरेटिंग स्थितियों में, इस पैकेजिंग को आमतौर पर हीट सिंक की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन सर्किट बोर्ड लेआउट को पिन के माध्यम से कुछ ताप अपव्यय की अनुमति देनी चाहिए।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

मानक इन्फ्रारेड एमिटर की तुलना में, LTE-1650 का मुख्य विभेदक लाभ इसके संयोजन में निहित हैउच्च धारा क्षमता(1A पल्स, 60mA निरंतर) औरकम अग्र वोल्टेज(टाइपिकल 1.6V)। कई इन्फ्रारेड एमिटर एक को दूसरे के बदले में त्याग देते हैं। यह संयोजन इसे अधिक कुशल और सामान्य बिजली स्रोतों से चलाने में आसान बनाता है।व्यापक 60-डिग्री दृश्य कोणयह संकीर्ण-कोण एमिटर की तुलना में एक और महत्वपूर्ण लाभ है, जो असेंबली और अंतिम उत्पाद के उपयोग के दौरान संरेखण सटीकता की आवश्यकता को कम करता है।पारदर्शी एनकैप्सुलेशनयह अंतर्निहित तरंगदैर्ध्य फ़िल्टरिंग प्रदान नहीं करता है, जो अनुप्रयोग के आधार पर एक लाभ या हानि हो सकता है; यह चिप का पूर्ण वर्णक्रमीय आउटपुट प्रदान करता है, जबकि रंगीन एनकैप्सुलेशन कुछ वांछित अवरक्त प्रकाश या कुछ चिप्स द्वारा उत्सर्जित दृश्यमान लाल प्रकाश को अवशोषित कर सकता है।

10. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उत्तर: हाँ, लेकिन करंट लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना आवश्यक है। सूत्र R = (V_{पावर सप्लाई}- V_F) / I_Fप्रतिरोध मान की गणना करें। उदाहरण के लिए, V_{पावर सप्लाई}=5V, V_F=1.6V, वांछित I_F=20mA, तो R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170 ओम। अगले मानक मान का उपयोग करें, जैसे 180 ओम।

प्रश्न: एपर्चर विकिरण (E_e) और विकिरण तीव्रता (I_E) में क्या अंतर है?
उत्तर: विकिकरण तीव्रता (I_E, इकाई mW/sr) प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को मापती है, जो किरण पुंज की फोकस सघनता का वर्णन करती है। एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (E_e, इकाई mW/cm²) एक निर्दिष्ट दूरी पर एक सतह (जैसे डिटेक्टर) पर आपतित शक्ति घनत्व है, जो तीव्रता तथा दूरी/ज्यामिति संबंध पर निर्भर करती है। I_Eयह प्रकाश स्रोत का गुण है; E_eयह डिटेक्टर द्वारा प्राप्त मात्रा है।

प्रश्न: तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?
उत्तर: जैसा कि वक्र दिखाते हैं, परिवेश के तापमान में वृद्धि अधिकतम अनुमत निरंतर अग्र धारा (चित्र 2) को कम कर देती है, और आम तौर पर दी गई धारा पर विकिरण आउटपुट (चित्र 4) को कम कर देती है। अग्र वोल्टेज में भी एक नकारात्मक तापमान गुणांक (तापमान बढ़ने के साथ घटता है) होता है, जिसे निरंतर-धारा ड्राइव डिजाइन में ध्यान में रखा जाना चाहिए।

प्रश्न: उपकरणों को ग्रेड में क्यों विभाजित किया जाता है?
उत्तर: निर्माण प्रक्रिया में भिन्नताओं के कारण व्यक्तिगत LED के बीच प्रकाश उत्पादन दक्षता में मामूली अंतर हो सकता है। ग्रेडिंग उन्हें प्रदर्शन के आधार पर समूहों (A, B, C, D ग्रेड) में वर्गीकृत करती है, ताकि डिजाइनर अपने सर्किट के लिए एक समान प्रदर्शन स्तर का चयन कर सकें, जिससे सिस्टम का व्यवहार पूर्वानुमेय सुनिश्चित हो।

11. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडी

केस: सरल वस्तु पहचान संवेदक।एक सामान्य अनुप्रयोग मॉड्यूलेटेड इन्फ्रारेड डिटेक्शन सिस्टम में परिवेशी प्रकाश व्यवधान से बचने के लिए है। LTE-1650 को ट्रांजिस्टर स्विच द्वारा 38kHz स्क्वायर वेव (इन्फ्रारेड रिसीवर की एक सामान्य आवृत्ति) द्वारा संचालित किया जाता है, जो मजबूत सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए 1A रेटिंग तक की पल्स करंट की अनुमति देता है। इसका उपयोग 38kHz पर ट्यून किए गए संबंधित इन्फ्रारेड फोटोडिटेक्टर के साथ किया जाता है। LTE-1650 के 60 डिग्री के विस्तृत व्यूइंग एंगल से एमिटर और डिटेक्टर को PCB पर साथ-साथ रखने की अनुमति मिलती है, जहाँ उनके दृश्य क्षेत्र सेंसर के सामने ओवरलैप होते हैं। जब कोई वस्तु इस ओवरलैप क्षेत्र में प्रवेश करती है, तो यह एमिटर से मॉड्यूलेटेड इन्फ्रारेड प्रकाश को डिटेक्टर पर परावर्तित कर देती है। सिस्टम इलेक्ट्रॉनिक्स तब इस परावर्तित सिग्नल का पता लगाता है। इस रिफ्लेक्टिव सेंसिंग मोड में, डिटेक्टर पर पर्याप्त सिग्नल वापस आने को सुनिश्चित करने के लिए ग्रेड C या ग्रेड D LED के उच्च आउटपुट का चयन किया जाता है। कम फॉरवर्ड वोल्टेज पूरे सर्किट को, जिसमें LED ड्राइवर भी शामिल है, एकल 3.3V या 5V पावर रेल द्वारा संचालित होने की अनुमति देता है।

12. कार्य सिद्धांत

LTE-1650 एक सेमीकंडक्टर लाइट एमिटिंग डायोड है। इसका कार्य सिद्धांत सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन के इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस पर आधारित है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-टाइप क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-टाइप क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे ऊर्जा मुक्त करते हैं। इस विशिष्ट उपकरण में, सेमीकंडक्टर सामग्री (आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड, AlGaAs पर आधारित) को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि यह ऊर्जा मुख्य रूप से लगभग 940 nm पीक तरंगदैर्ध्य वाले इन्फ्रारेड प्रकाश फोटॉन के रूप में उत्सर्जित होती है। पारदर्शी एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन सेमीकंडक्टर चिप की सुरक्षा करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, और एक लेंस के रूप में कार्य करते हुए उत्सर्जित प्रकाश को निर्दिष्ट 60-डिग्री व्यूइंग एंगल पैटर्न में आकार देता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान और पृष्ठभूमि

LTE-1650 जैसे इन्फ्रारेड एमिटर एक परिपक्व और विश्वसनीय तकनीक का प्रतिनिधित्व करते हैं। इस क्षेत्र का वर्तमान रुझान दक्षता बढ़ाने (प्रति इकाई विद्युत इनपुट शक्ति अधिक प्रकाश उत्पादन), तेज डेटा ट्रांसमिशन के लिए उच्च मॉड्यूलेशन गति हासिल करने, और पैकेजिंग के और अधिक लघुकरण पर केंद्रित है। एक और रुझान सिस्टम डिज़ाइन को सरल बनाने के लिए एमिटर को ड्राइवर सर्किट और यहां तक कि डिटेक्टर के साथ एकल मॉड्यूल में एकीकृत करना है। 940nm तरंगदैर्ध्य अभी भी बहुत लोकप्रिय है, क्योंकि यह सिलिकॉन डिटेक्टर संवेदनशीलता (लगभग 900-1000nm पर पीक) और वायुमंडलीय कम अवशोषण के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। हालांकि नई सामग्रियां थोड़े अलग तरंगदैर्ध्य विकल्प या उच्च दक्षता प्रदान कर सकती हैं, LTE-1650 जैसे उपकरणों का मूलभूत सिद्धांत और अनुप्रयोग क्षेत्र स्थिर बना हुआ है, और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक नियंत्रण और ऑटोमोटिव सिस्टम में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।