LTE-2871 इन्फ्रारेड एमिटर स्पेसिफिकेशन शीट - T-1 3/4 पैकेज - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.6V - पीक वेवलेंथ 940nm - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक उच्च-प्रदर्शन इन्फ्रारेड एमिटर घटक की संपूर्ण तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है। यह उपकरण संकीर्ण दृष्टिकोण के भीतर उच्च विकिरण तीव्रता प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो दिशात्मक इन्फ्रारेड प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। इसका मुख्य लाभ उच्च लागत-प्रभावी डिज़ाइन और उच्च तीव्रता आउटपुट के लिए विशेष प्रदर्शन विशेषताओं का संयोजन है। प्रमुख लक्षित बाजारों में औद्योगिक स्वचालन, संवेदन प्रणालियाँ, निकटता पहचान और विश्वसनीय, केंद्रित इन्फ्रारेड प्रकाश की आवश्यकता वाले ऑप्टिकल संचार लिंक शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

All ratings are specified at an ambient temperature (T_A) of 25°C. Exceeding these limits may cause permanent damage to the device.

• Power Dissipation:90 mW
• पीक फॉरवर्ड करंट:1 A (पल्स शर्तों के तहत: 300 pps, 10 μs पल्स चौड़ाई)
• Continuous Forward Current (I_F):60 mA
• Reverse Voltage (V_R):5 V
• कार्य तापमान सीमा:-40°C से +85°C
• भंडारण तापमान सीमा:-55°C से +100°C
• पिन सोल्डरिंग तापमान:260°C पर 5 सेकंड (पैकेज बॉडी से 1.6mm की दूरी पर मापा गया)

2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ

मुख्य प्रदर्शन पैरामीटर T_A=25°C, मानक परीक्षण धारा I_F= 20 mA पर मापे गए हैं, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो।

• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):Typical value 1.6 V, maximum value 1.6 V (at I_F=20mA). This parameter defines the forward voltage drop when the transmitter is operating.
• Reverse current (I_R):maximum 100 μA (at V_R=5V). This indicates the leakage current when the device is reverse biased.
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_शिखर):940 nm। यह वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर एमिटर अधिकतम प्रकाश शक्ति का विकिरण करता है, जो निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रमी सीमा में स्थित है।
• स्पेक्ट्रमी रेखा अर्ध-चौड़ाई (Δλ):50 nm। यह पैरामीटर उत्सर्जित प्रकाश की बैंडविड्थ को निर्दिष्ट करता है, जिसे स्पेक्ट्रल वितरण वक्र की फुल विड्थ ऐट हाफ मैक्सिमम (FWHM) द्वारा मापा जाता है।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2):16 डिग्री। यह संकीर्ण बीम कोण डिवाइस की फोकस्ड आउटपुट विशेषता की पुष्टि करता है, जिसे विकिरण तीव्रता अपने शिखर मान के आधे तक गिरने पर पूर्ण कोण के रूप में परिभाषित किया गया है।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

इस घटक को उसके विकिरण आउटपुट के आधार पर विभिन्न प्रदर्शन बिन में वर्गीकृत किया गया है। यह आवश्यक तीव्रता स्तर के अनुसार चयन की अनुमति देता है। मुख्य बिनिंग पैरामीटर एपर्चर विकिरण चमक (E_e, इकाई mW/cm²) और विकिरण तीव्रता (I_E, इकाई mW/sr), दोनों I_F=20mA पर मापा गया।

• ग्रेड A: E_e:0.44 - 0.96 mW/cm²; I_E: 3.31 - 7.22 mW/sr.
• B grade: E_e: 0.64 - 1.20 mW/cm²; I_E: 4.81 - 9.02 mW/sr.
• C श्रेणी: E_e: 0.80 - 1.68 mW/cm²; I_E: 6.02 - 12.63 mW/sr.
• D श्रेणी: E_e:1.12 mW/cm² (न्यूनतम); I_E:8.42 mW/sr (न्यूनतम)। यह उच्चतम आउटपुट श्रेणी का प्रतिनिधित्व करता है।

डिजाइनर को आवश्यक ग्रेड कोड निर्दिष्ट करना चाहिए ताकि प्रकाश शक्ति डिटेक्टर सिस्टम की संवेदनशीलता के लिए एप्लिकेशन की आवश्यकताओं को पूरा करे।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में विभिन्न परिस्थितियों में डिवाइस के कई ग्राफिकल व्यवहार प्रतिनिधित्व शामिल हैं।

4.1 स्पेक्ट्रम वितरण

स्पेक्ट्रम आउटपुट वक्र (चित्र 1) 940nm चरम तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता से केंद्रित है और इसमें 50nm का स्पष्ट अर्ध-चौड़ाई है। यह विशेषता सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर (जिसकी इस क्षेत्र में चरम संवेदनशीलता है) के साथ मिलान करने और परिवेशी प्रकाश को छानने वाले ऑप्टिकल फिल्टर के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

4.2 फॉरवर्ड करंट और फॉरवर्ड वोल्टेज संबंध (I-V कर्व)

I-V विशेषता वक्र (चित्र 3) अर्धचालक डायोड के विशिष्ट घातांकीय संबंध को दर्शाता है। 20mA पर निर्दिष्ट 1.6V (अधिकतम) अग्र वोल्टेज, करंट-सीमित ड्राइव सर्किट के डिजाइन के लिए आवश्यक डेटा प्रदान करता है। यह वक्र विभिन्न ऑपरेटिंग धाराओं पर बिजली अपव्यय (V_F* I_F) की गणना करने में सहायक है।

4.3 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और फॉरवर्ड करंट संबंध

यह वक्र (चित्र 5) दर्शाता है कि चालक धारा के साथ प्रकाश आउटपुट शक्ति कैसे बदलती है। एक काफी बड़ी सीमा में यह आमतौर पर रैखिक होती है, लेकिन अत्यधिक उच्च धारा पर संतृप्ति या दक्षता में गिरावट प्रदर्शित कर सकती है। आवश्यक प्रकाश आउटपुट प्राप्त करने के लिए कार्य बिंदु निर्धारित करने और पूर्ण अधिकतम रेटिंग से अधिक न जाने के लिए यह डेटा महत्वपूर्ण है।

4.4 तापमान निर्भरता

दो वक्र तापीय प्रदर्शन का विस्तार से वर्णन करते हैं। चित्र 2 दर्शाता है कि कैसे अधिकतम अनुमेय अग्र धारा, परिवेश के तापमान के 25°C से अधिक बढ़ने पर कम हो जाती है, जो विश्वसनीयता विचारों के लिए महत्वपूर्ण है। चित्र 4 परिवेश के तापमान के साथ सापेक्ष विकिरण तीव्रता में परिवर्तन को दर्शाता है, जो तापमान बढ़ने पर आउटपुट दक्षता में सामान्य गिरावट दिखाता है, जिसे सटीक संवेदन अनुप्रयोगों में क्षतिपूर्ति की आवश्यकता होती है।

4.5 विकिरण पैटर्न आरेख

पोलर कोऑर्डिनेट रेडिएशन डायग्राम (चित्र 6) 16 डिग्री के संकीर्ण व्यूइंग एंगल की स्पष्ट रूप से पुष्टि करता है। यह डायग्राम उत्सर्जित इन्फ्रारेड प्रकाश के स्थानिक वितरण को दर्शाता है, जो ऑप्टिकल अलाइनमेंट डिजाइन करने और यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि इर्रैडिएशन स्पॉट साइज अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करता है।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

5.1 Package Type and Dimensions

यह उपकरण एक संशोधित T-1 3/4 (5mm) थ्रू-होल पैकेज में आता है। ड्राइंग में महत्वपूर्ण आयामी विवरण शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में हैं (इंच कोष्ठक में दिए गए हैं)।
• मानक सहिष्णुता ±0.25mm (±0.010") है, जब तक कि किसी विशिष्ट विशेषता के लिए भिन्न सहिष्णुता की आवश्यकता न हो।
• पैकेज फ्लैंज के नीचे रेजिन का अधिकतम प्रोट्रूज़न 1.0mm (0.039") है।
• लीड पिच को उस स्थान पर मापा जाता है जहां लीड पैकेज बॉडी से बाहर निकलती है, जो PCB पैड डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है।

यह पैकेज मानक वेव सोल्डरिंग या हैंड सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए डिज़ाइन किया गया है।

5.2 Polarity Identification

For through-hole packages, polarity is typically indicated by a flat spot on the package rim or by leads of different lengths (the longer lead usually being the anode). The datasheet's dimensional drawing should be consulted for the exact marking scheme. Correct polarity is essential to prevent reverse bias application exceeding the 5V limit.

6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड

सेमीकंडक्टर चिप और एपॉक्सी लेंस को थर्मल क्षति से बचाने के लिए वेल्डिंग तापमान वक्र का कड़ाई से पालन किया जाना चाहिए।

• वेल्डिंग तापमान:पिन 260°C तापमान को 5 सेकंड तक सहन कर सकते हैं। यह माप पैकेज बॉडी से 1.6mm (0.063") की दूरी पर किया गया है।
• प्रक्रिया सिफारिशें:वेव सोल्डरिंग के लिए, प्रीहीट, सोखने और कूलिंग चरणों वाला एक मानक तापमान प्रोफाइल इस्तेमाल किया जा सकता है। पिन-टू-बॉडी जंक्शन पर 260°C/5s की सीमा पार नहीं की जानी चाहिए।
• सफाई:यदि सफाई आवश्यक हो, तो लेंस के धुंधलेपन या दरार से बचने के लिए एनकैप्सुलेंट एपॉक्सी सामग्री के साथ संगत सॉल्वेंट का उपयोग करें।
• भंडारण की स्थिति:डिवाइस को मूल नमी-रोधी बैग में संग्रहित किया जाना चाहिए, तापमान निर्दिष्ट भंडारण सीमा (-55°C से +100°C) के भीतर रखा जाना चाहिए, और कम आर्द्रता वाले वातावरण में रखा जाना चाहिए ताकि पिन के ऑक्सीकरण को रोका जा सके।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

उच्च तीव्रता और संकीर्ण बीम का संयोजन इस एमिटर को निम्नलिखित अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है:

• प्रॉक्सिमिटी एवं प्रेजेंस सेंसिंग:स्वचालित नल, साबुन डिस्पेंसर, हेंड ड्रायर और ऑक्यूपेंसी डिटेक्शन के लिए।
• Industrial Optical Sensors:Production line mein vastu ki ganana, kinara pata lagana aur sthan anubhavan.
• Grating aur Interrupter:सुरक्षा प्रणालियों या यांत्रिक सुरक्षा प्रकाश पर्दों में वस्तु पहचान के लिए केंद्रित प्रकाश किरण बनाना।
• लघु दूरी डेटा लिंक:अवरक्त डेटा संचार (IrDA), जहाँ दिशात्मक प्रकाश हस्तक्षेप और बिजली खपत को कम करता है।
• रात्रि दृष्टि प्रकाश व्यवस्था:इन्फ्रारेड-संवेदनशील सीसीटीवी कैमरों के लिए एक अदृश्य प्रकाश स्रोत के रूप में।

7.2 डिज़ाइन विचार

• ड्राइविंग सर्किट:I सेट करने के लिए एक कॉन्स्टेंट करंट स्रोत या एलईडी के साथ श्रृंखला में एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना आवश्यक है।_F। सूत्र R = (V का उपयोग करें_{पावर सप्लाई}- V_F) / I_F सुरक्षा डिज़ाइन के लिए प्रतिरोध मान की गणना करें, अधिकतम V का उपयोग किया जाना चाहिए।_Fमान।
• थर्मल प्रबंधन:हालांकि बिजली की खपत कम है, लेकिन उच्च परिवेश के तापमान या अधिकतम निरंतर धारा के करीब काम करते समय डीरेटिंग कर्व पर ध्यान देने की आवश्यकता है। सुनिश्चित करें कि PCB पर पर्याप्त वेंटिलेशन है।
• ऑप्टिकल अलाइनमेंट:संकीर्ण बीम को मिलान वाले फोटोडिटेक्टर या लक्ष्य क्षेत्र के साथ सटीक यांत्रिक अलाइनमेंट की आवश्यकता होती है। ऑप्टिकल डिजाइन के लिए रेडिएशन पैटर्न डायग्राम का उपयोग करें।
• विद्युत सुरक्षा:अधिकतम रिवर्स वोल्टेज केवल 5V होने के कारण, पावर लाइन रिवर्स कनेक्शन और वोल्टेज ट्रांसिएंट्स से सुरक्षा उपाय शामिल किए जाने चाहिए।
• रेंज चयन:रिसीवर की संवेदनशीलता और एप्लिकेशन के लिए आवश्यक सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात के आधार पर, उपयुक्त आउटपुट स्तर (A से D) चुनें। उच्च स्तर अधिक प्रकाश शक्ति प्रदान करते हैं, लेकिन इसमें लागत संबंधी विचार शामिल हो सकते हैं।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

मानक नॉन-फोकस्ड इन्फ्रारेड एमिटर की तुलना में, इस डिवाइस के स्पष्ट लाभ हैं:

• संकीर्ण बीम के भीतर उच्च विकिरण तीव्रता:मानक एमिटर में आमतौर पर 30° या उससे अधिक का व्यूइंग एंगल होता है, जो प्रकाश को व्यापक क्षेत्र में फैलाता है। यह घटक अपने आउटपुट को 16° के बीम में केंद्रित करता है, अक्षीय दिशा में उच्च तीव्रता प्रदान करता है, जिसका अर्थ है कि समान प्राप्त सिग्नल के तहत, लंबी सेंसिंग दूरी या कम आवश्यक ड्राइव करंट संभव हो सकता है।
• संवेदन के लिए अनुकूलित:संकीर्ण बीम बहु-सेंसर सरणी में ऑप्टिकल क्रॉसटॉक की संभावना को कम करता है और गैर-लक्षित सतहों से प्रतिबिंबों को न्यूनतम करता है, जिससे सिस्टम की सटीकता और विश्वसनीयता में सुधार होता है।
• लागत-प्रभावी प्रदर्शन:यह आमतौर पर अधिक महंगे लेंसयुक्त पैकेजों से जुड़ी केंद्रित बीम विशेषताएं प्रदान करता है, लेकिन एक मानक, कम लागत वाले T-1 3/4 फॉर्म फैक्टर में।

9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

Q1: एपर्चर विकिरण चमक (E_e) और विकिरण तीव्रता (I_E) में क्या अंतर है?
A1: विकिरण तीव्रता (I_E, इकाई mW/sr) प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित प्रकाश शक्ति का माप है, जो किरण पुंज की "केंद्रितता" का वर्णन करता है। एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (E_e, इकाई mW/cm²) एक विशिष्ट दूरी पर एक सतह (जैसे डिटेक्टर) पर आपतित शक्ति घनत्व है, जो तीव्रता और दूरी दोनों पर निर्भर करता है। I_Eउत्सर्जक का आंतरिक गुण है; E_eसिस्टम ज्यामिति पर निर्भर करता है।

Q2: क्या मैं इस उत्सर्जक को 3.3V पावर स्रोत से चला सकता हूँ?
A2: आमतौर पर हाँ। 20mA पर टाइपिकल Vf 1.6V है, शेष वोल्टेज (3.3V - 1.6V = 1.7V) को कम करने के लिए एक श्रृंखला रोकनेवाला का उपयोग किया जा सकता है। रोकनेवाला मान R = 1.7V / 0.02A = 85 ओम होना चाहिए। मानक 82 या 100 ओम रोकनेवाला उपयुक्त है, वास्तविक धारा की पुनर्गणना करनी होगी।_FQ3: चरम तरंगदैर्ध्य 850nm के बजाय 940nm क्यों है?

Q3: चरम तरंगदैर्ध्य 850nm के बजाय 940nm क्यों है?
A3: 850nm की तुलना में, 940nm मानव आँख के लिए अधिक अदृश्य होता है (गहरे लाल या अदृश्य के रूप में प्रकट होता है), इसलिए यह गुप्त प्रकाश व्यवस्था के लिए अधिक उपयुक्त है। सिलिकॉन फोटोडायोड दोनों तरंगदैर्ध्य का प्रभावी ढंग से पता लगा सकते हैं, हालाँकि 850nm पर संवेदनशीलता थोड़ी अधिक होती है। विकल्प दृश्यता और अधिकतम डिटेक्टर प्रतिक्रिया की आवश्यकता के बीच संतुलन पर निर्भर करता है।

Q4: ग्रेड कोड (A, B, C, D) को कैसे समझें?
A4: ये ग्रेड कारखाने द्वारा मापित प्रकाश उत्पादन के आधार पर समूहीकरण की गई श्रेणियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। ग्रेड D की गारंटीकृत न्यूनतम उत्पादन सबसे अधिक होती है, जबकि ग्रेड A की सबसे कम। अपने रिसीवर सर्किट को सभी स्थितियों (तापमान प्रभाव और उम्र बढ़ने सहित) में विश्वसनीय रूप से कार्य करने के लिए आवश्यक न्यूनतम प्रकाश शक्ति के आधार पर ग्रेड का चयन करें।

10. डिज़ाइन उपयोग केस अध्ययन

परिदृश्य: एक प्रिंटर के लिए पेपर काउंटर डिज़ाइन करना।
ट्रांसमीटर और फोटोट्रांजिस्टर को पेपर पथ के दोनों ओर रखा गया है। LTE-2871 की 16° संकीर्ण बीम महत्वपूर्ण है। यह सुनिश्चित करता है कि प्रकाश सीधे अंतराल से होकर डिटेक्टर तक केंद्रित हो, प्रिंटर के आंतरिक यांत्रिक संरचनाओं से होने वाले प्रकीर्णन और परावर्तन को न्यूनतम करे, जो गलत गणना का कारण बन सकते हैं। C ग्रेड या D ग्रेड ट्रांसमीटर का चयन किया जाएगा, ताकि मजबूत सिग्नल प्रदान किया जा सके, भले ही लेंस पर हल्का कागज धूल जमा हो। ड्राइवर सर्किट 20-40mA की स्थिर धारा का उपयोग करेगा, और रिसीवर सर्किट को तब डिज़ाइन किया जाएगा जब एक कागज केंद्रित बीम को बाधित करता है तो सिग्नल में स्पष्ट गिरावट का पता लगाने के लिए। तापमान डिरेटिंग कर्व का संदर्भ लिया जाएगा, ताकि प्रिंटर के आंतरिक परिवेशी तापमान के 50-60°C तक पहुंचने पर भी विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित हो सके।

11. कार्य सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड एमिटर एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब फॉरवर्ड बायस्ड (कैथोड के सापेक्ष एनोड पर सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है) किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सेमीकंडक्टर सामग्री (आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड - AlGaAs पर आधारित) के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजन करते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश कण) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। सेमीकंडक्टर परतों की विशिष्ट संरचना उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है; इस उपकरण के लिए, इसे 940nm पर डिज़ाइन किया गया है, जो निकट इन्फ्रारेड सीमा में स्थित है। संशोधित पैकेजिंग में एक एपॉक्सी लेंस शामिल होता है जो उत्सर्जित प्रकाश को एक निर्दिष्ट संकीर्ण बीम पैटर्न में आकार देता है, जो दिशात्मक अनुप्रयोगों के लिए आउटपुट को समानांतर करता है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

इन्फ्रारेड एमिटर क्षेत्र में, समग्र प्रवृत्ति दक्षता बढ़ाने (प्रति वाट विद्युत इनपुट पर अधिक प्रकाश आउटपुट शक्ति उत्पन्न करना), उच्च डेटा संचार कार्य गति प्राप्त करने और स्वचालित असेंबली के लिए सरफेस माउंट डिवाइस (एसएमडी) पैकेजिंग विकसित करने पर केंद्रित है। साथ ही, विशिष्ट सेंसिंग अनुप्रयोगों (जैसे गैस सेंसिंग) के लिए तरंगदैर्ध्य विकल्पों का विस्तार करने और एमिटर को ड्राइवरों और नियंत्रण लॉजिक के साथ एकीकृत करके स्मार्ट मॉड्यूल बनाने के लिए निरंतर प्रयास जारी हैं। अर्धचालक सामग्री में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस का मूल सिद्धांत अभी भी इस प्रौद्योगिकी का आधार बना हुआ है।