इन्फ्रारेड एलईडी एमिटर 5mm वाटर क्लियर पैकेज - आयाम 5.0mm व्यास x 8.6mm ऊंचाई - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.6-2.0V - पीक वेवलेंथ 850nm - रेडिएंट इंटेंसिटी 30-45mW/sr - English Technical Datasheet

1. उत्पाद अवलोकन

This document details the specifications for a discrete infrared light-emitting diode (IRED) designed for a broad range of optoelectronic applications. The device is engineered to deliver high radiant output with a low forward voltage characteristic, making it suitable for power-sensitive designs. Its primary emission is in the near-infrared spectrum, centered at a peak wavelength of 850 nanometers.

इस घटक के मुख्य लाभों में उच्च-धारा संचालन की क्षमता शामिल है, जो सीधे उच्च प्रकाशीय शक्ति आउटपुट में परिवर्तित होती है। यह एक मानक 5mm प्रारूप में पैकेज किया गया है जिसमें वाटर-क्लियर लेंस लगा है, जो व्यापक क्षेत्र प्रकाशन या संग्रहण के लिए एक विस्तृत दृश्य कोण प्रदान करता है। यह इसे विश्वसनीय अवरक्त संकेतन की आवश्यकता वाली प्रणालियों के लिए एक बहुमुखी विकल्प बनाता है।

लक्षित बाजार और विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक नियंत्रण और सुरक्षा प्रणालियाँ शामिल हैं। सामान्य उपयोगों में टेलीविजन और ऑडियो उपकरणों के लिए अवरक्त रिमोट कंट्रोल, लघु-श्रेणी वायरलेस डेटा लिंक, सुरक्षा अलार्म में घुसपैठ का पता लगाने वाले सेंसर और ऑप्टिकल एनकोडर शामिल हैं। इसके प्रदर्शन पैरामीटर पल्स संचालन के लिए अनुकूलित हैं, जो रिमोट कंट्रोल और डेटा ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल में मानक है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

इन सीमाओं से परे डिवाइस संचालन से स्थायी क्षति हो सकती है। अधिकतम निरंतर अग्र धारा 80 mA पर रेटेड है, जबकि पल्स्ड स्थितियों (300 pps, 10μs पल्स चौड़ाई) के तहत 1 A की शिखर अग्र धारा अनुमेय है। अधिकतम शक्ति अपव्यय 200 mW है, जो अनुप्रयोग के थर्मल डिजाइन को निर्धारित करता है। डिवाइस 5V तक का रिवर्स वोल्टेज सहन कर सकता है, हालांकि यह इस व्यवस्था में संचालन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। संचालन और भंडारण तापमान सीमाएं क्रमशः -40°C से +85°C और -55°C से +100°C हैं, जो कठोर वातावरण में विश्वसनीयता सुनिश्चित करती हैं। लीड सोल्डरिंग 260°C पर अधिकतम 5 सेकंड के लिए की जानी चाहिए, जिसमें आयरन टिप एपॉक्सी बॉडी से कम से कम 1.6mm दूर स्थित हो।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

मुख्य प्रदर्शन मापदंडों को 50 mA अग्र धारा (I) के एक मानक परीक्षण स्थिति पर मापा जाता है_F) और 25°C के परिवेश तापमान (T_A) पर।

• Radiant Intensity (I_E): प्रति ठोस कोण ऑप्टिकल पावर आउटपुट, न्यूनतम 30 mW/sr से लेकर सामान्य मान 45 mW/sr तक। यह LED की चमक का इसकी प्राथमिक दिशा में प्रत्यक्ष माप है।
• Peak Emission Wavelength (λ_P): नाममात्र तरंगदैर्ध्य 850 nm है, जो इसे निकट-अवरक्त क्षेत्र में रखता है। यह सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरों के लिए आदर्श है और छोटी तरंगदैर्ध्य की तुलना में मानव आँख को कम दिखाई देता है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ): लगभग 50 nm. यह स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को परिभाषित करता है, जो पीक के आसपास उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य की सीमा को दर्शाता है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F): आमतौर पर 1.6V, अधिकतम 2.0V I_F=50mA. कम V_F उच्च दक्षता, बैटरी-चालित उपकरणों के लिए एक प्रमुख विशेषता है।
• रिवर्स करंट (I_R): V पर अधिकतम 100 μA_R=5V. यह पैरामीटर केवल परीक्षण उद्देश्यों के लिए है; डिवाइस रिवर्स-बायस ऑपरेशन के लिए अभिप्रेत नहीं है।
• Rise/Fall Time (T_r/T_f): 30 nanoseconds. This fast switching speed enables high-frequency pulsed operation for data transmission.
• Viewing Angle (2θ_1/2): 30 डिग्री। यह वह पूर्ण कोण है जिस पर विकिरण तीव्रता अपने शिखर मान के आधे तक गिर जाती है, जो बीम प्रसार को परिभाषित करता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता वक्र प्रदान करती है जो सर्किट डिजाइन और प्रदर्शन पूर्वानुमान के लिए महत्वपूर्ण हैं।

3.1 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V कर्व)

यह वक्र एलईडी से प्रवाहित होने वाली धारा और उसके सिरों पर वोल्टेज के बीच संबंध दर्शाता है। यह गैर-रैखिक है, जो एक डायोड की विशिष्ट विशेषता है। यह वक्र डिजाइनरों को वांछित संचालन धारा के लिए आवश्यक ड्राइव वोल्टेज निर्धारित करने और शक्ति क्षय (V_F * I_F). निम्न नी वोल्टेज विशिष्ट V_F 1.6V के से स्पष्ट है।

3.2 रिलेटिव रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट

यह ग्राफ दर्शाता है कि प्रकाशिक आउटपुट शक्ति इनपुट धारा के साथ कैसे बदलती है। आम तौर पर, सामान्य संचालन सीमा में विकिरण तीव्रता धारा के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है। एनालॉग मॉड्यूलेशन अनुप्रयोगों के लिए यह रैखिकता महत्वपूर्ण है। डिजाइनर एक विशिष्ट चमक स्तर प्राप्त करने के लिए उपयुक्त ड्राइव धारा का चयन करने के लिए इसका उपयोग कर सकते हैं।

3.3 Relative Radiant Intensity vs. Ambient Temperature

थर्मल प्रभावों को समझने के लिए यह कर्व महत्वपूर्ण है। जंक्शन तापमान बढ़ने पर एलईडी की रेडिएंट इंटेंसिटी कम हो जाती है। यह ग्राफ उस डीरेटिंग को मात्रात्मक रूप दर्शाता है, जो ऑपरेटिंग तापमान रेंज में 25°C पर इसके मान के सापेक्ष आउटपुट पावर दिखाता है। विश्वसनीय संचालन के लिए, आउटपुट स्थिरता बनाए रखने के लिए थर्मल मैनेजमेंट पर विचार किया जाना चाहिए, विशेष रूप से हाई-करंट या हाई-एम्बिएंट-टेम्परेचर एप्लीकेशन में।

3.4 Spectral Distribution

स्पेक्ट्रल प्लॉट विभिन्न तरंगदैर्ध्यों पर उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता को दर्शाता है। यह 850 nm पर शिखर और लगभग 50 nm की अर्ध-चौड़ाई की पुष्टि करता है। LED को फोटोडिटेक्टर के साथ मिलान करते समय यह जानकारी महत्वपूर्ण है, क्योंकि डिटेक्टर की प्रतिक्रियाशीलता तरंगदैर्ध्य के साथ बदलती है।

3.5 Radiation Pattern Diagram

यह ध्रुवीय आरेख दृश्य कोण का दृश्य प्रतिनिधित्व करता है। पैटर्न तीव्रता वितरण दिखाता है, जो 30-डिग्री के अर्ध-कोण की पुष्टि करता है। यह विशिष्ट कवरेज क्षेत्रों के लिए प्रकाशीय प्रणालियों को डिजाइन करने में सहायता करता है, जैसे कि यह सुनिश्चित करना कि एक रिसीवर LED की किरण के भीतर है।

4. Mechanical and Packaging Information

4.1 Outline Dimensions

यह डिवाइस एक मानक 5mm गोल LED पैकेज के अनुरूप है। मुख्य आयामों में 5.0mm का बॉडी व्यास और फ्लैंज के निचले हिस्से से लेंस के शीर्ष तक 8.6mm की विशिष्ट ऊंचाई शामिल है। लीड स्पेसिंग, जहां लीड्स पैकेज से बाहर निकलती हैं, वहां मापी गई, मानक 2.54mm (0.1 इंच) है। सहनशीलता आमतौर पर ±0.25mm होती है, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो। फ्लैंज के नीचे रेजिन के प्रोट्रूजन की अधिकतम सीमा 1.5mm अनुमत है। एनोड (पॉजिटिव लीड) आमतौर पर लंबी लीड लंबाई से पहचाना जाता है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

5.1 भंडारण की स्थितियाँ

Components should be stored in an environment below 30°C and 70% relative humidity. Once the original sealed package is opened, the components must be used within 3 months under a controlled environment of <25°C and <60% RH to prevent lead oxidation, which can affect solderability.

5.2 सफाई

यदि सफाई आवश्यक हो, तो केवल आइसोप्रोपिल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स का उपयोग किया जाना चाहिए। तीव्र रसायन epoxy लेंस को क्षतिग्रस्त कर सकते हैं।

5.3 लीड फॉर्मिंग

यदि लीड को मोड़ने की आवश्यकता हो, तो यह कार्य सोल्डरिंग से पहले और सामान्य कमरे के तापमान पर किया जाना चाहिए। मोड़ एलईडी लेंस के आधार से कम से कम 3 मिमी दूर एक बिंदु पर बनाया जाना चाहिए। मोड़ने के दौरान लीड फ्रेम के आधार को फुलक्रम के रूप में उपयोग नहीं किया जाना चाहिए ताकि आंतरिक डाई अटैच पर तनाव से बचा जा सके।

5.4 सोल्डरिंग प्रक्रिया

Hand Soldering (Iron): प्रति लीड के लिए 3 सेकंड से अधिक नहीं के लिए अधिकतम तापमान 350°C। आयरन टिप एपॉक्सी लेंस के आधार से 2mm से अधिक निकट नहीं होनी चाहिए।
Wave Soldering: अनुशंसित प्रोफ़ाइल में अधिकतम 60 सेकंड के लिए 100°C तक प्री-हीट शामिल है, इसके बाद अधिकतम 260°C पर 5 सेकंड के लिए सोल्डर वेव होती है। डुबाने की स्थिति लेंस के आधार से 2mm से कम नहीं होनी चाहिए।
गंभीर चेतावनी: लेंस को सोल्डर में डुबाने से बचना चाहिए। अत्यधिक तापमान या समय लेंस के विरूपण या विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है। इन्फ्रारेड (IR) रीफ्लो सोल्डरिंग इस थ्रू-होल पैकेज प्रकार के लिए उपयुक्त नहीं है।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

घटकों को एंटी-स्टैटिक बैग में पैक किया जाता है। मानक पैकिंग विन्यास प्रति बैग 1000 टुकड़े है। आठ बैग एक आंतरिक कार्टन में पैक किए जाते हैं, और आठ आंतरिक कार्टन एक बाहरी शिपिंग कार्टन बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रति बाहरी कार्टन कुल 64,000 टुकड़े होते हैं।

7. एप्लिकेशन डिज़ाइन सिफारिशें

7.1 ड्राइव सर्किट डिज़ाइन

एलईडी करंट-संचालित उपकरण हैं। समान चमक सुनिश्चित करने और करंट हॉगिंग को रोकने के लिए, प्रत्येक एलईडी के लिए एक श्रृंखला करंट-सीमित रोकनेवाला का उपयोग करने की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है, भले ही कई एलईडी एक वोल्टेज स्रोत से समानांतर में जुड़े हों। प्रत्येक एलईडी के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला वाला सरल सर्किट मॉडल (A) सही दृष्टिकोण है। वैकल्पिक मॉडल (B), जो बिना व्यक्तिगत रोकनेवाला के कई एलईडी को सीधे समानांतर में जोड़ता है, हतोत्साहित किया जाता है क्योंकि प्रत्येक एलईडी के फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) में मामूली भिन्नता से करंट शेयर और परिणामस्वरूप चमक में महत्वपूर्ण अंतर आ जाएगा।

श्रृंखला रोकनेवाला (R_s) की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जा सकती है: R_s = (V_supply - V_F) / I_F, जहाँ I_F वांछित संचालन धारा है (उदाहरण के लिए, 50mA) और V_F डेटाशीट से विशिष्ट अग्र वोल्टेज है (उदाहरण के लिए, 1.6V).

7.2 इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा

यह घटक इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील है। हैंडलिंग और असेंबली के दौरान उचित ESD नियंत्रण लागू किए जाने चाहिए:

• कर्मियों को ग्राउंडेड कलाई पट्टियाँ या एंटी-स्टैटिक दस्ताने पहनने चाहिए।
• सभी वर्कस्टेशन, उपकरण और उपकरणों को ठीक से ग्राउंडेड किया जाना चाहिए।
• प्लास्टिक लेंस पर जमा हो सकने वाले स्थैतिक आवेश को बेअसर करने के लिए आयनकारकों का उपयोग करें।
• घटकों को संचालक या एंटी-स्टैटिक पैकेजिंग में संग्रहीत और परिवहन करें।

7.3 अनुप्रयोग दायरा और विश्वसनीयता

This product is intended for use in standard commercial and industrial electronic equipment, including office automation, communications, and household appliances. For applications requiring exceptional reliability where failure could risk life or health (e.g., aviation, medical life-support, transportation safety systems), specific consultation and qualification are necessary prior to design-in.

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

This 850nm IRED differentiates itself through its combination of high power output (30-45 mW/sr) और कम अग्र वोल्टेज (1.6V typ.)। मानक दृश्यमान एलईडी या कम-शक्ति आईआरईडी की तुलना में, यह बैटरी-चालित उपकरणों में अधिक चमकदार प्रकाश या लंबी सीमा की अनुमति देता है। 30-डिग्री का दृश्य कोण केंद्रित तीव्रता और कवरेज क्षेत्र के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। तेज 30ns स्विचिंग गति इसे धीमे उपकरणों के विपरीत, जो केवल बुनियादी स्विचिंग तक सीमित हैं, साधारण चालू/बंद रिमोट कंट्रोल और उच्च-गति डेटा ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल दोनों के लिए उपयुक्त बनाती है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्र: क्या मैं इस LED को सीधे 3.3V या 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उ: नहीं। आपको हमेशा एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना चाहिए। एक माइक्रोकंट्रोलर पिन की करंट सोर्सिंग/सिंकिंग क्षमता सीमित होती है और इसमें सटीक करंट रेगुलेशन का अभाव होता है। LED को सीधे जोड़ने से पिन की अधिकतम करंट सीमा पार हो सकती है, जिससे माइक्रोकंट्रोलर क्षतिग्रस्त हो सकता है, और LED को अत्यधिक करंट मिल सकता है।

प्र: रिवर्स करंट रेटिंग केवल परीक्षण के लिए क्यों है, और संचालन के लिए नहीं?
A: LED एक डायोड है जो फॉरवर्ड कंडक्शन के लिए अनुकूलित है। रिवर्स वोल्टेज लगाने पर, यहां तक कि 5V अधिकतम रेटिंग के भीतर भी, यह उपयोगी रूप से कार्य नहीं करता है। निर्दिष्ट रिवर्स करंट गुणवत्ता परीक्षण के लिए उपयोग किया जाने वाला एक लीकेज पैरामीटर है, सर्किट संचालन के लिए एक डिज़ाइन पैरामीटर नहीं।

Q: 5V आपूर्ति पर 50mA के लिए आवश्यक रेसिस्टर की गणना कैसे करूं?
A: विशिष्ट V_F 1.6V के लिए: R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68 ओम। निकटतम मानक मान 68Ω है। रोकनेवाला की शक्ति रेटिंग कम से कम P = I²R = (0.05)² * 68 = 0.17W होनी चाहिए, इसलिए एक 1/4W रोकनेवाला पर्याप्त है।

Q: यदि प्रकाश अदृश्य है तो water-clear पैकेज का उद्देश्य क्या है?
A> The water-clear epoxy is highly transparent to the 850nm infrared light, minimizing optical losses within the package itself. A colored lens would absorb some of the IR output, reducing efficiency. The clear package allows maximum radiant intensity.

10. डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी

परिदृश्य: एक सरल अवरक्त रिमोट कंट्रोल ट्रांसमीटर डिजाइन करना।
लक्ष्य एक सामान्य लिविंग रूम में एक हैंडहेल्ड यूनिट से 10 मीटर दूर तक एक रिसीवर को कोडेड कमांड प्रसारित करना है।

घटक चयन: यह 850nm IRED इसकी उच्च आउटपुट पावर (अच्छी रेंज के लिए), कम वोल्टेज ऑपरेशन (छोटी बैटरियों जैसे 2xAA सेल्स द्वारा प्रदान किए गए 3V के साथ संगत), और तेज स्विचिंग गति (रिमोट कंट्रोल में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली 38kHz वाहक आवृत्ति को संभालने में सक्षम) के कारण एक उत्कृष्ट विकल्प है।

सर्किट डिज़ाइन: मुख्य ट्रांसमीटर सर्किट में एक माइक्रोकंट्रोलर शामिल होता है जो मॉड्यूलेटेड कोड उत्पन्न करता है। माइक्रोकंट्रोलर पिन एक ट्रांजिस्टर (जैसे 2N3904 जैसा एक साधारण एनपीएन) को स्विच कॉन्फ़िगरेशन में चलाता है। आईआरईडी और इसका करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर ट्रांजिस्टर के कलेक्टर सर्किट में लगाए जाते हैं। ट्रांजिस्टर एक हाई-स्पीड स्विच के रूप में कार्य करता है, जो माइक्रोकंट्रोलर को एमसीयू पिन को सीधे लोड किए बिना आवश्यक उच्च करंट (जैसे 100mA पल्स) के साथ एलईडी को पल्स करने की अनुमति देता है। श्रृंखला रेसिस्टर का मान बैटरी वोल्टेज (3V), एलईडी Vf (~1.6V), और वांछित पल्स्ड करंट के आधार पर गणना की जाती है।_F (~1.6V), और वांछित पल्स्ड करंट।

विचार: LED का व्यापक 30-डिग्री व्यूइंग एंगल सुनिश्चित करता है कि रिमोट को रिसीवर की ओर सटीक रूप से इंगित करने की आवश्यकता नहीं है। हैंडहेल्ड यूनिट की असेंबली के दौरान ESD सावधानियाँ महत्वपूर्ण हैं। भंडारण दिशानिर्देश यह सुनिश्चित करते हैं कि उत्पादन प्रक्रिया के दौरान LED सोल्डरेबल बने रहें।

11. Operational Principle

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IRED) एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डिवाइस है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-टाइप क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-टाइप क्षेत्र से होल्स जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। उत्सर्जित प्रकाश की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (इस मामले में 850 nm) सेमीकंडक्टर सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है, जो यहाँ गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) या एल्युमिनियम गैलियम आर्सेनाइड (AlGaAs) यौगिकों पर आधारित है। "वॉटर क्लियर" एपॉक्सी पैकेज सेमीकंडक्टर चिप को एनकैप्सुलेट करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है, और आउटपुट बीम को आकार देने के लिए लेंस के रूप में कार्य करता है।

12. Technology Trends

असतत इन्फ्रारेड घटकों का विकास जारी है। रुझानों में LiDAR और टाइम-ऑफ-फ़्लाइट सेंसिंग जैसे लंबी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए और भी अधिक शक्ति घनत्व और दक्षता वाले उपकरणों का विकास शामिल है। स्वचालित असेंबली और छोटे फॉर्म फैक्टर्स के लिए सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) पैकेजों में लघुरूपण की ओर भी धक्का दिया जा रहा है। इसके अलावा, हस्तक्षेप को कम करने और सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार करने के लिए विशेष सेंसिंग और ऑप्टिकल संचार अनुप्रयोगों के लिए अधिक कसकर नियंत्रित तरंगदैर्ध्य सहनशीलता और संकीर्ण वर्णक्रमीय बैंडविड्थ वाले घटक विकसित किए जा रहे हैं। अर्धचालक जंक्शनों में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस का मूलभूत सिद्धांत स्थिर रहता है, लेकिन सामग्री विज्ञान और पैकेजिंग प्रौद्योगिकी प्रदर्शन सुधार को चलाते हैं।