IR Emitter LTE-302 डेटाशीट - साइड-लुकिंग पैकेज - पीक वेवलेंथ 940nm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.6V - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTE-302 एक कम लागत वाला, लघु अवरक्त (IR) एमिटर है जो विश्वसनीय प्रकाशीय संवेदन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य लाभ इसके साइड-लुकिंग प्लास्टिक पैकेज में निहित है, जो सीमित स्थान वाले डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त एक कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर की अनुमति देता है। यह उपकरण यांत्रिक और स्पेक्ट्रल रूप से LTR-301 श्रृंखला के फोटोट्रांजिस्टर से मेल खाता है, जिससे ऑप्टिकल इंटरप्टर, वस्तु पहचान संवेदक और निकटता संवेदन प्रणालियों का डिज़ाइन सरल हो जाता है। लक्षित बाज़ार में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक स्वचालन, सुरक्षा प्रणालियाँ और विभिन्न एम्बेडेड संवेदन अनुप्रयोग शामिल हैं जहाँ लागत-प्रभावी और विश्वसनीय IR उत्सर्जन की आवश्यकता होती है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

विद्युत और प्रकाशीय प्रदर्शन परिवेश के तापमान (T_A) 25°C पर निर्दिष्ट किया गया है। मुख्य पैरामीटर में शामिल हैं:

• अग्र वोल्टेज (V_F): आमतौर पर 20mA की फॉरवर्ड करंट (I_F) पर 1.6V, अधिकतम 1.6V। यह पैरामीटर ड्राइवर सर्किट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
• पीक एमिशन वेवलेंथ (λ_पीक): 940 नैनोमीटर (nm). यह तरंगदैर्ध्य सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर्स का उपयोग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है, जिनकी निकट-अवरक्त क्षेत्र में अच्छी संवेदनशीलता होती है, और यह छोटी तरंगदैर्ध्य की तुलना में मानव आँख को कम दिखाई देती है।
• स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ): 50 nm. यह उत्सर्जित प्रकाश की स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को दर्शाता है, जो शिखर तरंगदैर्ध्य के आसपास केंद्रित होती है।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2): 40 डिग्री। यह उत्सर्जित विकिरण के कोणीय प्रसार को परिभाषित करता है जहाँ तीव्रता शिखर तीव्रता की कम से कम आधी होती है।
• रिवर्स करंट (I_R): रिवर्स वोल्टेज (V_R5V का। यह पैरामीटर डिवाइस के रिवर्स-बायस्ड होने पर लीकेज करंट को दर्शाता है।

2.2 Absolute Maximum Ratings

ये रेटिंग्स उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। ये निरंतर संचालन के लिए नहीं हैं।

• Power Dissipation (P_D): 75 mW.
• Continuous Forward Current (I_F): 50 mA.
• Peak Forward Current: पल्स्ड स्थितियों में 1 ए (प्रति सेकंड 300 पल्स, 10 µs पल्स चौड़ाई)।
• रिवर्स वोल्टेज: 5 V.
• Operating Temperature Range: -40°C to +85°C.
• Storage Temperature Range: -55°C से +100°C.
• लीड सोल्डरिंग तापमान: 260°C पर 5 सेकंड, पैकेज बॉडी से 1.6mm दूरी पर मापा गया।

3. Binning System Explanation

LTE-302 अपनी विकिरण तीव्रता और एपर्चर विकिरण आपतन के आधार पर एक बिनिंग सिस्टम का उपयोग करता है। यह सिस्टम समान ऑप्टिकल आउटपुट पावर वाले उपकरणों को समूहित करता है ताकि अनुप्रयोग प्रदर्शन में एकरूपता सुनिश्चित हो सके। बिनों का परीक्षण 20mA के फॉरवर्ड करंट पर किया जाता है।

• विकिरण तीव्रता (I_E): मिलीवाट प्रति स्टेरेडियन (mW/sr) में मापी जाती है, यह प्रति इकाई ठोस कोण पर उत्सर्जित ऑप्टिकल शक्ति का प्रतिनिधित्व करती है। बिन B (0.662-1.263 mW/sr) से लेकर F (न्यूनतम 1.444 mW/sr) तक होते हैं।
• एपर्चर रेडिएंट इन्सिडेंस (ई_e): मिलीवाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर (mW/cm²) में मापा जाता है, यह एमिटर के एपर्चर पर पावर डेंसिटी को दर्शाता है। बिन्स रेडिएंट इंटेंसिटी बिन्स के अनुरूप हैं, बी (0.088-0.168 mW/cm²) से एफ (न्यूनतम 0.192 mW/cm²) तक।

यह बिनिंग डिजाइनरों को उनकी विशिष्ट सेंसिंग दूरी और रिसीवर संवेदनशीलता के लिए आवश्यक ऑप्टिकल आउटपुट वाले डिवाइस का चयन करने की अनुमति देती है, जिससे विश्वसनीय सिस्टम ऑपरेशन सुनिश्चित होता है।

4. परफॉर्मेंस कर्व एनालिसिस

The datasheet provides several characteristic curves that illustrate device behavior under varying conditions.

4.1 Spectral Distribution (Fig. 1)

यह वक्र तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष विकिरण तीव्रता दर्शाता है। यह 940nm पर शिखर उत्सर्जन और लगभग 50nm की वर्णक्रमीय अर्ध-चौड़ाई की पुष्टि करता है। आकार एक AlGaAs IR LED के लिए विशिष्ट है।

4.2 Forward Current vs. Forward Voltage (Fig. 3)

यह IV (करंट-वोल्टेज) विशेषता वक्र करंट-लिमिटिंग सर्किट डिजाइन करने के लिए आवश्यक है। यह एक डायोड की विशिष्ट घातीय संबंध दर्शाता है। यह वक्र 20mA की परीक्षण स्थिति के अलावा अन्य धाराओं पर वोल्टेज ड्रॉप का अनुमान लगाने की अनुमति देता है।

4.3 Relative Radiant Intensity vs. Forward Current (Fig. 5)

यह ग्राफ दर्शाता है कि अनुशंसित ऑपरेटिंग रेंज के भीतर ऑप्टिकल आउटपुट पावर फॉरवर्ड करंट के साथ लगभग रैखिक है। LED को इसकी अधिकतम रेटिंग्स से परे चलाने से आउटपुट में आनुपातिक वृद्धि नहीं होगी और क्षति का जोखिम होगा।

4.4 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम परिवेश तापमान (चित्र 4)

यह वक्र प्रकाशिक आउटपुट की तापमान निर्भरता दर्शाता है। परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ विकिरण तीव्रता कम हो जाती है। उच्च तापमान पर काम करने वाले अनुप्रयोगों में इस अवनमन को ध्यान में रखा जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि संवेदन प्रणाली पर्याप्त सिग्नल शक्ति बनाए रखे।

4.5 विकिरण आरेख (चित्र 6)

This polar plot visually represents the viewing angle (2θ_1/2 = 40°). It shows the angular distribution of the emitted radiation, which is important for aligning the emitter with a detector and understanding the sensing field.

5. Mechanical and Package Information

यह डिवाइस एक मिनिएचर प्लास्टिक साइड-लुकिंग पैकेज का उपयोग करता है। प्रमुख आयामी नोट्स में शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में प्रदान किए गए हैं, जिनमें कोष्ठकों में इंच दिए गए हैं।
• जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, एक सामान्य सहनशीलता ±0.25mm (±0.010\") लागू होती है।
• लीड स्पेसिंग उस बिंदु पर मापी जाती है जहां लीड्स पैकेज बॉडी से बाहर निकलती हैं।
• साइड-लुकिंग ओरिएंटेशन का अर्थ है कि प्राथमिक ऑप्टिकल अक्ष PCB सतह के समानांतर होता है, जो बोर्ड के पार रिफ्लेक्टिव या इंटरप्टिव सेंसिंग के लिए आदर्श होता है।

सटीक आयामों के लिए मूल डेटाशीट में विस्तृत पैकेज ड्राइंग देखें, जिसमें बॉडी साइज, लीड लंबाई और एपर्चर लोकेशन शामिल हैं।

6. Soldering and Assembly Guidelines

उचित हैंडलिंग विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण है।

• Soldering: लीड 5 सेकंड के लिए 260°C के सोल्डरिंग तापमान को सहन कर सकते हैं, बशर्ते कि गर्मी प्लास्टिक पैकेज बॉडी से कम से कम 1.6mm (0.063") दूर लगाई जाए। यह एपॉक्सी एनकैप्सुलेंट और सेमीकंडक्टर डाई को थर्मल क्षति से बचाता है।
• ESD सावधानियाँ: हालांकि इस डिवाइस के लिए स्पष्ट रूप से उल्लेख नहीं किया गया है, इन्फ्रारेड एलईडी आम तौर पर इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) के प्रति संवेदनशील होते हैं। असेंबली के दौरान मानक ESD हैंडलिंग प्रक्रियाओं (ग्राउंडेड रिस्ट स्ट्रैप्स, कंडक्टिव फोम का उपयोग) की सिफारिश की जाती है।
• सफाई: यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई की आवश्यकता हो, तो प्लास्टिक-आवेष्टित इलेक्ट्रॉनिक घटकों के अनुकूल विधियों और विलायकों का उपयोग करें ताकि प्रतिबल दरार या सामग्री अवक्रमण से बचा जा सके।

7. अनुप्रयोग सिफारिशें

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• ऑप्टिकल इंटरप्टर्स/स्लॉटेड स्विच: एक मिलान वाले फोटोट्रांजिस्टर (जैसे LTR-301) के साथ जोड़े जाने पर, एमिटर एक बीम बनाता है। अंतराल से गुजरने वाली कोई वस्तु बीम को बाधित करती है, जिससे एक पहचान सिग्नल ट्रिगर होता है। प्रिंटर, वेंडिंग मशीन और औद्योगिक काउंटर में उपयोग किया जाता है।
• परावर्तक वस्तु संवेदन: एमिटर और डिटेक्टर एक साथ रखे जाते हैं। एमिटर एक सतह को प्रकाशित करता है, और डिटेक्टर परावर्तित प्रकाश को महसूस करता है। इसका उपयोग पेपर डिटेक्शन, लिक्विड लेवल सेंसिंग और प्रॉक्सिमिटी डिटेक्शन के लिए किया जाता है।
• Industrial Control & Security: सुरक्षा पर्दे, दरवाज़ा सेंसर और टैम्पर डिटेक्शन में उपयोग किया जाता है।

7.2 Design Considerations

• करंट लिमिटिंग: फॉरवर्ड करंट को वांछित मान (जैसे, 20mA) तक सीमित करने के लिए हमेशा एक श्रृंखला रोकनेवाला या स्थिर धारा ड्राइवर का उपयोग करें। R = (V_supply - V_F) / I_F.
• Optical Alignment: उत्सर्जक और संसूचक के बीच सटीक यांत्रिक संरेखण अधिकतम सिग्नल शक्ति के लिए महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से 40° के दृश्य कोण के साथ।
• परिवेशी प्रकाश प्रतिरक्षा: परिवर्तनशील परिवेशी प्रकाश (जैसे सूर्य का प्रकाश, कमरे की रोशनी) वाले वातावरण में विश्वसनीय संचालन के लिए, उत्सर्जक ड्राइव करंट को मॉड्यूलेट करने और डीसी परिवेशी प्रकाश सिग्नल को छानने के लिए रिसीवर में एक सिंक्रोनाइज्ड डिटेक्शन सर्किट का उपयोग करने पर विचार करें।
• तापीय प्रबंधन: सुनिश्चित करें कि डिवाइस अपने निर्दिष्ट तापमान सीमा के भीतर संचालित हो। यदि परिवेश का तापमान 85°C की ऊपरी सीमा के निकट पहुँचता है तो अधिकतम फॉरवर्ड करंट को कम करें।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

LTE-302 का प्राथमिक विभेदन इसकी विशेषताओं के विशिष्ट संयोजन में निहित है:

• साइड-लुकिंग पैकेज बनाम टॉप-व्यू: साइड-लुकिंग फॉर्म फैक्टर उन अनुप्रयोगों के लिए एक प्रमुख लाभ है जहां सेंसिंग पथ PCB के समानांतर होता है, जो टॉप-व्यू एमिटर्स की तुलना में ऊर्ध्वाधर स्थान बचाता है।
• Matched to LTR-301 Series: यह गारंटीकृत यांत्रिक और स्पेक्ट्रल मिलान ऑप्टिकल इंटरप्टर मॉड्यूल के लिए डिज़ाइन और खरीद को सरल बनाता है, कस्टम ऑप्टिकल संरेखण या स्पेक्ट्रल फ़िल्टरिंग की आवश्यकता के बिना इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करता है।
• लागत-प्रभावी लघु डिज़ाइन: यह कम लागत पर प्रदर्शन और आकार का संतुलन प्रदान करता है, जिससे यह बड़े पैमाने पर उपभोक्ता अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

प्र: बिनिंग कोड (B, C, D, E, F) का उद्देश्य क्या है?
उ: ये उपकरणों को उनकी प्रकाशिक आउटपुट शक्ति (विकिरण तीव्रता) के आधार पर वर्गीकृत करते हैं। आप एक बिन का चयन यह सुनिश्चित करने के लिए करते हैं कि आपकी सेंसर प्रणाली में सुसंगत और पर्याप्त सिग्नल शक्ति हो। लंबी संवेदन दूरी या कम संवेदनशीलता वाले डिटेक्टरों के लिए, एक उच्च बिन (जैसे E या F) आवश्यक हो सकता है।

क्या मैं इस IR LED को सीधे 5V आपूर्ति से चला सकता हूँ?
नहीं। इसका सामान्य अग्र वोल्टेज 1.6V है। इसे सीधे 5V से जोड़ने पर अत्यधिक धारा प्रवाहित होगी, जिससे डिवाइस नष्ट हो जाएगी। आपको हमेशा एक धारा-सीमित प्रतिरोधक का उपयोग करना चाहिए।

शिखर तरंगदैर्ध्य 940nm क्यों है?
A: 940nm निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में है। यह एक सामान्य तरंगदैर्ध्य है क्योंकि सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर्स (फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड) की यहाँ अच्छी संवेदनशीलता होती है, और यह काफी हद तक अदृश्य है, जिससे यह गुप्त संवेदन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

Q: तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?
A: जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, विकिरण तीव्रता तापमान बढ़ने के साथ घटती है। गर्म वातावरण में, आउटपुट सिग्नल कमजोर होगा। अपने सर्किट को पर्याप्त मार्जिन के साथ डिज़ाइन करें या यदि व्यापक सीमा पर काम कर रहे हैं तो तापमान क्षतिपूर्ति पर विचार करें।

10. Practical Design and Usage Case

केस: प्रिंटर के लिए पेपर डिटेक्शन सेंसर डिज़ाइन करना।
एक इंजीनियर को फीड ट्रे में कागज की उपस्थिति का पता लगाने की आवश्यकता है। वे पेपर पथ के विपरीत किनारों पर एक LTE-302 IR एमिटर और एक LTR-301 फोटोट्रांजिस्टर लगाते हैं, जिससे एक बीम बनता है। जब कागज मौजूद होता है, तो यह बीम को अवरुद्ध कर देता है, और फोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट लो हो जाता है। 40° के व्यूइंग एंगल के लिए PCB पर घटकों के सावधानीपूर्वक संरेखण की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बीम सटीक पहचान के लिए पर्याप्त संकीर्ण है लेकिन सहनशीलता के लिए पर्याप्त चौड़ा है। इंजीनियर बिन डी से उपकरणों का चयन करता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि समय के साथ धूल जमा होने पर भी सिग्नल स्ट्रेंथ मजबूत रहे। 150-ओम के रेसिस्टर वाला एक सरल सर्किट 5V आपूर्ति से करंट को ~20mA तक सीमित करता है (5V - 1.6V / 20mA ≈ 170Ω, थोड़े मार्जिन के लिए 150Ω का उपयोग)। डिटेक्शन सिग्नल को डिजिटाइज़ करने के लिए फोटोट्रांजिस्टर आउटपुट एक कंपेरेटर या माइक्रोकंट्रोलर इनपुट से जुड़ा होता है।

11. संचालन का सिद्धांत

एक इन्फ्रारेड एमिटर एक सेमीकंडक्टर डायोड है। जब फॉरवर्ड-बायस्ड (एनोड पर कैथोड के सापेक्ष सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है), तो इलेक्ट्रॉन और होल सेमीकंडक्टर सामग्री (आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड - AlGaAs) के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। सेमीकंडक्टर परतों की विशिष्ट संरचना उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, जो LTE-302 के लिए 940nm पर केंद्रित है। प्लास्टिक पैकेज में एक एपॉक्सी लेंस शामिल होता है जो उत्सर्जित प्रकाश को निर्दिष्ट व्यूइंग एंगल पैटर्न में आकार देता है।

12. Technology Trends

LTE-302 जैसे इन्फ्रारेड एमिटर परिपक्व, विश्वसनीय घटक हैं। इस क्षेत्र में सामान्य प्रवृत्तियों में शामिल हैं:

• बढ़ी हुई एकीकरण: एमिटर, डिटेक्टर और सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट्री (जैसे, अंतर्निहित मॉड्यूलेशन/डिमॉड्यूलेशन वाले ICs) को जोड़ने वाले मॉड्यूल्स की ओर बढ़ना ताकि डिज़ाइन सरल हो और नॉइज़ इम्यूनिटी में सुधार हो।
• लघुरूपण: पैकेज आकार में निरंतर कमी (उदाहरण के लिए, चिप-स्केल पैकेज) ताकि वेयरेबल्स और अल्ट्रा-पतले स्मार्टफोन जैसे छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में फिट हो सकें।
• उच्च दक्षता: पोर्टेबल उपकरणों में बैटरी जीवन में सुधार करने के लिए, दिए गए ड्राइव करंट के लिए उच्च विकिरण तीव्रता प्राप्त करने हेतु सामग्री और संरचनाओं का विकास।
• मल्टी-वेवलेंथ और VCSELs: टाइम-ऑफ-फ्लाइट (ToF) और LiDAR जैसी उन्नत सेंसिंग के लिए, वर्टिकल-कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर्स (VCSELs) और ऐरे अधिक सामान्य होते जा रहे हैं, जो पारंपरिक IR LEDs की तुलना में उच्च शक्ति और तेज मॉड्यूलेशन क्षमताएं प्रदान करते हैं।