LTE-3271B इन्फ्रारेड LED ट्रांसमीटर स्पेसिफिकेशन शीट - 940nm वेवलेंथ - उच्च करंट कम फॉरवर्ड वोल्टेज - 150mW पावर डिसिपेशन - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-3271B एक उच्च-प्रदर्शन इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड है, जिसे मजबूत और कुशल इन्फ्रारेड प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है। इसका मूल डिज़ाइन दर्शन उच्च प्रकाश शक्ति आउटपुट प्रदान करते हुए अपेक्षाकृत कम फॉरवर्ड वोल्टेज बनाए रखना है, जो सिस्टम ऊर्जा दक्षता को बढ़ाने में सहायक है। यह उपकरण उच्च पल्स धारा को सहन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए यह रिमोट कंट्रोल, प्रॉक्सिमिटी सेंसर, फोटोइलेक्ट्रिक स्विच और औद्योगिक स्वचालन प्रणालियों जैसे कठोर अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जिन्हें अल्पकालिक, उच्च-तीव्रता वाले इन्फ्रारेड प्रकाश स्पंदों की आवश्यकता होती है। इस एमिटर की शिखर कार्यशील तरंगदैर्ध्य 940nm है, जो निकट-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में आती है और छोटी तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश की तुलना में मानव आँख के लिए अधिक अदृश्य है, जिससे संवेदनशील वातावरण में प्रकाश प्रदूषण कम होता है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो उपकरण को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। इन सीमाओं के निकट या उन पर पहुँचने वाली स्थितियों में दीर्घकालिक संचालन की अनुशंसा नहीं की जाती है। प्रमुख सीमाओं में 100mA की निरंतर फॉरवर्ड धारा (I_F) और पल्स स्थितियों (प्रति सेकंड 300 पल्स, 10μs पल्स चौड़ाई) में 2A की शिखर फॉरवर्ड धारा शामिल है। अधिकतम शक्ति अपव्यय 150mW है, जो तापीय प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है। उपकरण -40°C से +85°C के परिवेश तापमान सीमा में कार्य कर सकता है और -55°C से +100°C के तापमान पर संग्रहित किया जा सकता है।

2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, ये पैरामीटर 25°C परिवेश तापमान और 20mA अग्र धारा की मानक परीक्षण स्थितियों के तहत मापे गए हैं। प्रदर्शन को विभिन्न बिनिंग ग्रेड (A से E) में विभाजित किया गया है, जो LED आउटपुट विशेषताओं के आधार पर वर्गीकरण की एक सामान्य प्रथा है।

• विकिरण तीव्रता (I_E):यह पैरामीटर प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को मापता है। ग्रेड A के लिए, विशिष्ट मान 11.32 mW/sr है, जबकि ग्रेड E उच्च विशिष्ट आउटपुट 12.37 mW/sr प्रदान करता है। अवरक्त बीम की तीव्रता निर्धारित करने के लिए यह पैरामीटर महत्वपूर्ण है।
• एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (E_e):यह पैरामीटर सतह के प्रति इकाई क्षेत्र पर विकिरण शक्ति को मापता है। मान 0.8 mW/cm² (न्यूनतम, ग्रेड A) से 1.65 mW/cm² (विशिष्ट, ग्रेड E) तक होते हैं।
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_P):नाममात्र शिखर तरंगदैर्ध्य 940nm है, और स्पेक्ट्रल आधी चौड़ाई (Δλ) 50nm है, जो उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश की बैंडविड्थ को परिभाषित करती है।
• अग्र वोल्टेज (V_F):दिए गए करंट पर LED के सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप। 50mA पर,V_Fटाइपिकल मान 1.6V (अधिकतम 1.85V) है। 500mA के उच्च ड्राइव करंट पर,V_Fटाइपिकल मान बढ़कर 2.3V (अधिकतम 2.3V) हो जाता है। मध्यम करंट पर कम फॉरवर्ड वोल्टेज, सिस्टम दक्षता बढ़ाने की एक प्रमुख विशेषता है।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2):वह पूर्ण कोण जब विकिरण तीव्रता अधिकतम तीव्रता (अक्षीय) की आधी रह जाती है। इस डिवाइस का 50 डिग्री का चौड़ा व्यूइंग एंगल है, जो संकीर्ण बीम के बजाय विस्तृत, फैला हुआ प्रकाश प्रदान करता है।

3. ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

LTE-3271B मुख्य रूप से विकिरण तीव्रता (I_E) और एपर्चर विकिरण चमक (E_e) पर आधारित बिनिंग सिस्टम का उपयोग करता है। बिन A से E तक होते हैं, बाद के अक्षर वाले बिन आमतौर पर उच्च प्रकाश आउटपुट शक्ति दर्शाते हैं। उदाहरण के लिए, बिन A का टाइपिकलI_Eयह 11.32 mW/sr है, जबकि ग्रेड E 12.37 mW/sr है। यह डिजाइनरों को अपने एप्लिकेशन की विशिष्ट चमक आवश्यकताओं को पूरा करने वाले घटक का चयन करने में सक्षम बनाता है, जिससे उत्पादन बैचों में स्थिरता सुनिश्चित होती है। ऑर्डर करते समय, वांछित प्रदर्शन स्तर प्राप्त करने की गारंटी के लिए आवश्यक ग्रेड स्तर निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में कई विशेषता वक्र शामिल हैं जो विभिन्न स्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को प्रदर्शित करते 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 लगभग 50nm के स्पेक्ट्रम आधी चौड़ाई की पुष्टि करता है, जो दर्शाता है कि LED द्वारा उत्सर्जित स्पेक्ट्रम 940nm पर केंद्रित अवरक्त बैंड है।

4.2 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज संबंध (चित्र 3)

यह IV वक्र गैर-रेखीय है, जो डायोड की एक विशिष्ट विशेषता है। यह दर्शाता है कि फॉरवर्ड करंट बढ़ने के साथ फॉरवर्ड वोल्टेज कैसे बढ़ता है। स्थिर संचालन सुनिश्चित करने और अधिकतम रेटिंग से अधिक न होने के लिए करंट-सीमित सर्किट डिजाइन करने में यह वक्र महत्वपूर्ण है।

4.3 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम फॉरवर्ड करंट संबंध (चित्र 5)

यह ग्राफ दर्शाता है कि प्रकाश उत्पादन (सापेक्ष विकिरण तीव्रता) चालन धारा में वृद्धि के साथ बढ़ता है। हालांकि, दक्षता में गिरावट और तापीय प्रभावों के कारण यह संबंध पूरी तरह से रैखिक नहीं है, विशेष रूप से उच्च धाराओं पर।

4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता और परिवेश तापमान संबंध (चित्र 4)

यह वक्र LED उत्पादन के ऋणात्मक तापमान गुणांक को दर्शाता है। जैसे-जैसे परिवेश का तापमान बढ़ता है, विकिरण तीव्रता कम हो जाती है। यह तापीय डीरेटिंग उच्च तापमान वातावरण में काम करने वाले अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।

4.5 विकिरण पैटर्न (चित्र 6)

यह ध्रुवीय आरेख प्रकाश के स्थानिक वितरण को दृश्य रूप से दर्शाता है, जो 50 डिग्री के दृश्य कोण की पुष्टि करता है। तीव्रता 0 डिग्री (अक्षीय) पर सबसे अधिक होती है और ±25 डिग्री पर सममित रूप से आधी शक्ति बिंदु तक गिर जाती है।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

यह उपकरण मानक थ्रू-होल पैकेज में आता है। प्रमुख आयाम विवरण में शामिल हैं: सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, सामान्य सहनशीलता ±0.25mm है। पिन पैकेज बॉडी से बाहर निकलने के बिंदु पर पिच किए गए हैं। फ्लैंज के नीचे राल के छोटे उभार की अनुमति है, अधिकतम ऊंचाई 1.5mm है। भौतिक आयाम PCB लेआउट के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो लक्षित अनुप्रयोग में सही स्थापना और संरेखण सुनिश्चित करते हैं।

6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

पूर्ण अधिकतम रेटिंग निर्दिष्ट करती है कि पिन को पैकेज बॉडी से 1.6mm की दूरी पर मापा जा सकता है और 260°C पर 5 सेकंड के लिए सोल्डर किया जा सकता है। यह वेव सोल्डरिंग या हैंड सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए एक मानक रेटिंग है। आंतरिक सेमीकंडक्टर चिप और एपॉक्सी लेंस सामग्री को थर्मल क्षति से बचाने के लिए इस सीमा का पालन करना चाहिए। रीफ्लो सोल्डरिंग करते समय (यदि सरफेस माउंट संस्करणों पर लागू हो, हालांकि यह एक थ्रू-होल डिवाइस है), एक सोल्डरिंग प्रोफाइल का उपयोग किया जाना चाहिए जो पिन जंक्शन पर इस तापमान से अधिक न हो। असेंबली के दौरान हमेशा उचित ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) हैंडलिंग प्रक्रियाओं का पालन किया जाना चाहिए।

7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

डिवाइस को बैग में पैक किया जाता है। प्रत्येक बैग में 1000 टुकड़े होते हैं। ये बैग फिर इनर बॉक्स में पैक किए जाते हैं, प्रत्येक इनर बॉक्स में 8 बैग होते हैं। अंत में, 8 इनर बॉक्स एक मास्टर कार्टन में पैक किए जाते हैं। इस प्रकार, प्रत्येक शिपिंग कार्टन में कुल मात्रा 64,000 टुकड़े (1000 टुकड़े/बैग * 8 बैग/इनर बॉक्स * 8 इनर बॉक्स/मास्टर कार्टन = 64,000 टुकड़े) होती है। पार्ट नंबर LTE-3271B है। वांछित प्रदर्शन ग्रेड प्राप्त करने के लिए विशिष्ट बिन ग्रेड (A, B, C, D, या E) को ऑर्डर कोड के हिस्से के रूप में निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल:इसकी उच्च पल्स करंट क्षमता और 940nm तरंगदैर्ध्य इसे टीवी, साउंड सिस्टम और अन्य उपकरणों को कोडित सिग्नल संचारित करने के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती है।
• निकटता और उपस्थिति संवेदन:फोटोडिटेक्टर के साथ जोड़ा जा सकता है, जिसका उपयोग स्वचालित नल, हैंड ड्रायर, सुरक्षा प्रणालियों और वस्तु पहचान में किया जा सकता है।
• फोटोइलेक्ट्रिक स्विच और एनकोडर:गिनती, स्थिति संवेदन और गति माप के लिए इंटरप्टेड या रिफ्लेक्टिव सेंसर बनाने में उपयोग किया जाता है।
• औद्योगिक स्वचालन:विनिर्माण में मशीन विज़न प्रकाश व्यवस्था, बारकोड स्कैनिंग और संरेखण प्रणालियों के लिए उपयोग किया जाता है।
• नाइट विज़न प्रकाश व्यवस्था:इन्फ्रारेड-संवेदी सेंसर से लैस सुरक्षा कैमरों के लिए गुप्त प्रकाश व्यवस्था प्रदान करता है।

8.2 डिज़ाइन विचार

• करंट ड्राइव:सीरीज़ करंट लिमिटिंग रेसिस्टर या कॉन्स्टेंट करंट ड्राइव सर्किट का उपयोग अवश्य करें। रेसिस्टर मान की गणना पावर सप्लाई वोल्टेज, आवश्यक फॉरवर्ड करंट (I_F), और डेटाशीट में दिए गए फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) के आधार पर की जानी चाहिए, और करंट एवं तापमान के साथ इसके परिवर्तन को ध्यान में रखना चाहिए।
• थर्मल मैनेजमेंट:हालांकि अधिकतम पावर डिसिपेशन 150mW है, लेकिन परफॉर्मेंस और लाइफटाइम बनाए रखने के लिए, विशेष रूप से उच्च निरंतर करंट या उच्च परिवेश तापमान पर काम करते समय, पर्याप्त हीट सिंकिंग या एयरफ्लो सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है।
• ऑप्टिकल डिज़ाइन:50 डिग्री के चौड़े व्यूइंग एंगल से डिफ्यूज़्ड लाइट प्राप्त होती है। अधिक फोकस्ड बीम वाले अनुप्रयोगों के लिए, सेकेंडरी ऑप्टिकल एलिमेंट्स (लेंस) की आवश्यकता हो सकती है।
• बिनिंग चयन:रिसीवर सर्किट की ऑप्टिकल पावर आवश्यकताओं को पूरा करने और तापमान प्रभाव एवं एजिंग के लिए मार्जिन छोड़ने के लिए उपयुक्त लाइट इंटेंसिटी बिन का चयन करें।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

LTE-3271B की बाजार में विभेदीकरणात्मक श्रेष्ठता इसकेउच्च धारा क्षमता(2A पल्स, 100mA निरंतर) औरकम अग्र वोल्टेजविशेषताओं के संयोजन में निहित है। उच्चतरV_Fवाले एमिटरों की तुलना में, यह संयोजन उच्च प्रकाश शक्ति पल्स प्रदान करने में सक्षम बनाता है, साथ ही ड्राइवर सर्किट में शक्ति हानि और ताप उत्पादन को न्यूनतम करता है। चौड़ा दृष्टिकोण एक और प्रमुख विभेदीकरण कारक है, जो इसे उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है जिन्हें बिंदु बीम के बजाय क्षेत्र प्रकाशन की आवश्यकता होती है। इसकी 940nm तरंगदैर्ध्य उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए मानक है, जो सिलिकॉन डिटेक्टर संवेदनशीलता और कम दृश्यता के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करती है।

10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: विकिरण तीव्रता और एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति में क्या अंतर है?
उत्तर: विकिरण तीव्रता (I_E) प्रति इकाई ठोस कोण शक्ति (दिशात्मकता) को मापती है। एपर्चर विकिरण प्रदीप्ति (E_e) एक विशिष्ट दूरी/स्थान पर प्रति इकाई क्षेत्र शक्ति को मापती है।I_Eप्रकाश स्रोत को चरित्रित करने के लिए अधिक उपयुक्त है, जबकिE_eलक्ष्य सतह की प्रदीप्ति की गणना करने में सहायक होती है।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को सीधे 5V लॉजिक आउटपुट से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, 5V सप्लाई, 20mA करंट पर टिपिकलV_F1.6V है, आवश्यक प्रतिरोध R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170 ओम है। एक मानक 180 ओम रेसिस्टर उपयुक्त है।

प्रश्न: तापमान बढ़ने पर आउटपुट पावर क्यों कम हो जाती है?
उत्तर: यह कई अर्धचालक भौतिक प्रभावों के कारण होता है, जिसमें गैर-विकिरण पुनर्संयोजन में वृद्धि और आंतरिक क्वांटम दक्षता में परिवर्तन शामिल हैं। सुसंगत प्रदर्शन बनाए रखने के लिए उचित थर्मल डिज़ाइन महत्वपूर्ण है।

प्रश्न: "बिनिंग" प्रणाली का मेरे डिज़ाइन के लिए क्या अर्थ है?
उत्तर: बिनिंग यह सुनिश्चित करती है कि आपको सुसंगत ऑप्टिकल पावर वाली LED मिले। यदि आपका सर्किट एक विशिष्ट प्रकाश तीव्रता के लिए कैलिब्रेटेड है, तो एक बिन (जैसे कि बिन C) निर्दिष्ट करने से यह सुनिश्चित होता है कि आपके द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रत्येक LED का आउटपुट उस बिन की न्यूनतम/अधिकतम सीमा के भीतर हो, जिससे अंतिम उत्पाद में यूनिट-से-यूनिट भिन्नता कम हो जाती है।

11. वास्तविक डिज़ाइन एवं उपयोग के उदाहरण

केस स्टडी: एक लंबी दूरी के इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल का डिज़ाइन।लक्ष्य 15 मीटर की विश्वसनीय ऑपरेटिंग रेंज हासिल करना है। डिज़ाइनर अधिकतम विकिरण तीव्रता के लिए LTE-3271B के बिन E का चयन करता है। ड्राइव सर्किट मॉड्यूलेटेड डेटा पल्स उत्पन्न करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करता है। लंबी दूरी के लिए आवश्यक उच्च तात्कालिक चमक प्राप्त करने के लिए, LED को कम निरंतर धारा के बजाय, अल्पकालिक, उच्च-धारा पल्स (उदाहरण के लिए, 2A रेटिंग के भीतर, 10μs पल्स चौड़ाई पर 1A पल्स) द्वारा संचालित किया जाता है। उच्च पल्स धारा को संभालने के लिए ट्रांजिस्टर स्विच का उपयोग किया जाता है। LED का चौड़ा व्यूइंग एंगल रिमोट और रिसीवर के बीच मामूली मिसअलाइनमेंट की भरपाई में मदद करता है। कम फॉरवर्ड वोल्टेज विशेषता हाथ में रखे गए रिमोट यूनिट की बैटरी लाइफ बढ़ाने में मदद करती है।

12. कार्य सिद्धांत

इन्फ्रारेड LED एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट किए जाते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा मुक्त होती है। इस विशिष्ट उपकरण में, सेमीकंडक्टर सामग्री (आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड - AlGaAs पर आधारित) को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि यह ऊर्जा मुख्य रूप से इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम के फोटॉन के रूप में 940 नैनोमीटर की शिखर तरंगदैर्ध्य पर उत्सर्जित होती है। उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता वाहक पुनर्संयोजन दर के समानुपाती होती है, और पुनर्संयोजन दर डायोड से प्रवाहित होने वाली फॉरवर्ड धारा द्वारा नियंत्रित होती है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

इन्फ्रारेड एमिटर प्रौद्योगिकी का समग्र रुझान उच्च दक्षता (प्रति वाट विद्युत इनपुट अधिक प्रकाश शक्ति आउटपुट), उच्च शक्ति घनत्व और उच्च विश्वसनीयता की ओर है। यह एपिटैक्सियल विकास तकनीकों में प्रगति, आंतरिक क्वांटम दक्षता में सुधार और पैकेजिंग के भीतर बेहतर थर्मल प्रबंधन के कारण संभव हुआ है। साथ ही, स्पेक्ट्रल विश्लेषण और गैस संसूचन जैसे उन्नत सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए, बहु-तरंगदैर्ध्य और विस्तृत स्पेक्ट्रम इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतों का निरंतर विकास जारी है। इसके अतिरिक्त, ड्राइवर और नियंत्रण तर्क को सीधे एमिटर चिप में एकीकृत करना (स्मार्ट LED) सिस्टम डिज़ाइन को सरल बनाने का एक उभरता हुआ रुझान है। LTE-3271B उच्च धारा और कम वोल्टेज पर केंद्रित है, जो बैटरी संचालित और ऊर्जा दक्षता पर ध्यान देने वाले अनुप्रयोगों में दक्षता बढ़ाने के रुझान के अनुरूप है।