IR3494-30C/H80/L419 इन्फ्रारेड LED डेटाशीट - 4mm T-1 3/4 पैकेज - वेवलेंथ 940nm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.2V - रेडिएंट इंटेंसिटी 3.5mW/sr - English Technical Document

1. उत्पाद अवलोकन

IR3494-30C/H80/L419 एक उच्च-तीव्रता वाला इन्फ्रारेड उत्सर्जक डायोड है, जिसे विश्वसनीय और कुशल इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। पानी की तरह स्पष्ट प्लास्टिक पैकेज में ढला हुआ, यह उपकरण एक कॉम्पैक्ट T-1 3/4 (4mm) फॉर्म फैक्टर में सुसंगत प्रदर्शन देने के लिए इंजीनियर किया गया है। इसका प्राथमिक कार्य 940nm की चरम तरंगदैर्ध्य पर इन्फ्रारेड विकिरण उत्सर्जित करना है, जो इसे सामान्य फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड और इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल के साथ वर्णक्रमीय रूप से संगत बनाता है। इस उपकरण में मानक 2.54mm लीड स्पेसिंग है, जो मानक PCB लेआउट में आसान एकीकरण के लिए है।

2. प्रमुख विशेषताएं और लाभ

इस घटक के मूल लाभ इसके डिज़ाइन और सामग्री चयन से उत्पन्न होते हैं। यह उच्च विश्वसनीयता प्रदान करता है, जो दीर्घकालिक अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। उच्च विकिरण तीव्रता मजबूत सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करती है, जिससे संवेदन प्रणालियों में परिचालन सीमा और सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार होता है। कम फॉरवर्ड वोल्टेज विशेषता समग्र प्रणाली ऊर्जा दक्षता में योगदान करती है। इसके अलावा, यह घटक पर्यावरणीय नियमों का अनुपालन करता है, जो लीड-मुक्त (Pb-free) है और RoHS अनुपालन मानकों के भीतर रहने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

3. पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

इन सीमाओं से परे डिवाइस संचालित करने से स्थायी क्षति हो सकती है। रेटिंग्स परिवेश के तापमान (Ta) 25°C पर निर्दिष्ट हैं।

• Continuous Forward Current (I_F): 100 mA
• Peak Forward Current (I_FP): 1.0 A (पल्स चौड़ाई ≤100μs, ड्यूटी साइकिल ≤1%)
• रिवर्स वोल्टेज (V_R): 5 V
• ऑपरेटिंग तापमान (T_opr): -40°C to +85°C
• Storage Temperature (T_stg): -40°C से +100°C
• Soldering Temperature (T_sol): 260°C (≤5 सेकंड के लिए)
• Power Dissipation (P_d): 180 mW (25°C या उससे कम मुक्त वायु तापमान पर)

4. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

निम्नलिखित पैरामीटर मानक परीक्षण स्थितियों (Ta=25°C) के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं। विशिष्ट मान सबसे सामान्य प्रदर्शन का प्रतिनिधित्व करते हैं, जबकि न्यूनतम और अधिकतम मान स्वीकार्य सीमा को परिभाषित करते हैं।

4.1 रेडिएंट और स्पेक्ट्रल गुण

• Radiant Intensity (I_e): 2.5 mW/sr (न्यूनतम), 3.5 mW/sr (सामान्य), 5.5 mW/sr (अधिकतम) I_F=20mA पर। पल्स संचालन (I_F=250mA, f=60Hz, 50% ड्यूटी साइकिल) के तहत, सामान्य विकिरण तीव्रता 40 mW/sr है।
• शिखर तरंगदैर्ध्य (λ_p): 940 nm (सामान्य) I_F=20mA.
• Spectral Bandwidth (Δλ): 50 nm (Typical) at I_F=20mA, defining the spectral width at half the maximum intensity.

4.2 विद्युत गुण

• अग्र वोल्टेज (V_F):
  • I_F=20mA पर: 1.10V (न्यूनतम), 1.20V (सामान्य), 1.50V (अधिकतम)
  • I_F=100mA: 1.20V (न्यूनतम), 1.30V (सामान्य), 1.70V (अधिकतम)
• रिवर्स करंट (I_R): 10 μA (अधिकतम) V_R=5V.

4.3 देखने का कोण

उत्सर्जित प्रकाश का स्थानिक वितरण एकसमान नहीं होता है। व्यूइंग एंगल, जिसे अधिकतम विकिरण तीव्रता के आधे पर पूर्ण कोण (2θ_1/2) के रूप में परिभाषित किया जाता है, है:

• X स्थिति: 95 degrees (Typical)
• Y स्थिति: 45 डिग्री (सामान्य)

यह एक असममित विकिरण पैटर्न को दर्शाता है, जो ऑप्टिकल सिस्टम डिजाइन में एमिटर को रिसीवर के साथ संरेखित करने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।

5. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट कई विशेषता वक्र प्रदान करती है जो विस्तृत डिजाइन कार्य के लिए आवश्यक हैं।

5.1 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश का तापमान

यह वक्र परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ अधिकतम अनुमेय अग्र धारा के डीरेटिंग को दर्शाता है। अधिक गर्मी को रोकने और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, 25°C से ऊपर संचालन करते समय अग्र धारा को कम किया जाना चाहिए।

5.2 Spectral Distribution

ग्राफ तरंग दैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष विकिरण तीव्रता को आलेखित करता है, जो 940nm शिखर के आसपास केंद्रित है। यह दृष्टिगत रूप से 50nm की विशिष्ट बैंडविड्थ की पुष्टि करता है, यह दर्शाता है कि अधिकांश प्रकाशीय शक्ति लगभग 915nm और 965nm के बीच केंद्रित है। यह संकीर्ण बैंडविड्थ परिवेशी प्रकाश शोर को छानने के लिए लाभदायक है।

5.3 रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम फॉरवर्ड करंट

यह एक महत्वपूर्ण संबंध है जो दर्शाता है कि रेडिएंट इंटेंसिटी फॉरवर्ड करंट के साथ बढ़ती है, लेकिन जरूरी नहीं कि पूरी तरह से रैखिक तरीके से, विशेष रूप से उच्च धाराओं पर थर्मल और दक्षता प्रभावों के कारण। यह वक्र डिजाइनरों को एक ऑपरेटिंग करंट चुनने की अनुमति देता है जो आवश्यक ऑप्टिकल आउटपुट पावर प्रदान करता है।

5.4 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज

यह IV विशेषता वक्र ड्राइव सर्किट डिजाइन करने के लिए मौलिक है। यह घातीय संबंध दर्शाता है, जो एक स्थिर धारा ड्राइवर के लिए आवश्यक वोल्टेज अनुपालन निर्धारित करने या वोल्टेज-चालित डिजाइन के लिए श्रृंखला प्रतिरोधक मूल्यों की गणना करने में सहायता करता है।

5.5 रिलेटिव रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम एंगुलर डिस्प्लेसमेंट

X और Y स्थितियों के लिए अलग-अलग वक्र असममित दृश्य कोण को दर्शाते हैं। X-तल में ±47.5 डिग्री और Y-तल में ±22.5 डिग्री पर तीव्रता अपने अधिकतम मूल्य की आधी हो जाती है। इष्टतम सिग्नल शक्ति सुनिश्चित करने के लिए LED को सेंसर के साथ संरेखित करते समय इस पैटर्न पर विचार किया जाना चाहिए।

6. मैकेनिकल और पैकेज इनफॉर्मेशन

6.1 Package Dimensions

डिवाइस एक मानक T-1 3/4 (4mm व्यास) गोल पैकेज का उपयोग करता है। तकनीकी चित्र में बॉडी व्यास, लेंस आकार, लीड व्यास और लीड अंतराल सहित सभी महत्वपूर्ण आयाम प्रदान किए गए हैं। मुख्य नोट्स निर्दिष्ट करते हैं कि सभी आयाम मिलीमीटर में हैं और जब तक अन्यथा न कहा जाए, मानक सहनशीलता ±0.25mm है। सटीक PCB फुटप्रिंट बनाने और असेंबली में उचित प्लेसमेंट सुनिश्चित करने के लिए सटीक यांत्रिक चित्र आवश्यक है।

6.2 Polarity Identification

इन्फ्रारेड एलईडी ध्रुवीकृत घटक हैं। डेटाशीट चित्र कैथोड को इंगित करता है, जिसे आमतौर पर पैकेज रिम पर एक सपाट स्थान या छोटी लीड द्वारा पहचाना जाता है। डिवाइस की विफलता को रोकने के लिए असेंबली के दौरान सही ध्रुवता का पालन किया जाना चाहिए।

7. Soldering and Assembly Guidelines

सोल्डरिंग तापमान की पूर्ण अधिकतम रेटिंग 5 सेकंड से अधिक नहीं की अवधि के लिए 260°C है। यह वेव या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए विशिष्ट है। प्लास्टिक पैकेज और आंतरिक सेमीकंडक्टर डाई को थर्मल क्षति से बचाने के लिए इन सीमाओं का पालन करना महत्वपूर्ण है। यदि लागू हो, तो नमी-संवेदनशील उपकरणों को संभालने के लिए मानक उद्योग प्रथाओं का पालन किया जाना चाहिए।

8. Packaging and Ordering Information

मानक पैकिंग विशिष्टता इस प्रकार है: प्रति बैग 500 टुकड़े, प्रति बॉक्स 5 बैग, और प्रति कार्टन 10 बॉक्स। पैकेजिंग पर लेबल में ट्रेसबिलिटी और विशिष्टता के लिए कई कोड होते हैं:

• CPN: ग्राहक का पार्ट नंबर
• P/N: Production Number (the manufacturer's part number)
• QTY: Quantity contained in the package
• CAT: रैंक या प्रदर्शन बिन (उदाहरण के लिए, विकिरण तीव्रता के लिए)
• HUE: शिखर तरंगदैर्ध्य बिन को इंगित करता है।
• संदर्भ: Reference code.
• LOT No: Lot number for manufacturing traceability.

9. Application Suggestions

9.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल यूनिट्स: इसकी उच्च विकिरण तीव्रता इसे उन रिमोट कंट्रोल के लिए उपयुक्त बनाती है जिन्हें लंबी रेंज या मजबूत सिग्नल पैठ की आवश्यकता होती है।
• फ्री-एयर ट्रांसमिशन सिस्टम्स: लघु-दूरी डेटा लिंक, निकटता सेंसर और वस्तु पहचान में उपयोग किया जाता है, जहाँ एक अवरक्त किरण को मॉड्यूलेट किया जाता है।
• धुआँ संसूचक: अंधकार-प्रकार के धुआँ संसूचकों में नियोजित, जहाँ धुआँ कण एक उत्सर्जक और एक रिसीवर के बीच अवरक्त प्रकाश की किरण को बाधित करते हैं।
• सामान्य अवरक्त प्रणालियाँ: 940nm इन्फ्रारेड प्रकाश के विश्वसनीय स्रोत की आवश्यकता वाला कोई भी अनुप्रयोग।

9.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• ड्राइव सर्किट: अधिकतम फॉरवर्ड करंट को पार करने से रोकने के लिए, विशेष रूप से कम फॉरवर्ड वोल्टेज को देखते हुए, हमेशा एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर या कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर का उपयोग करें। दिए गए सप्लाई वोल्टेज के लिए उपयुक्त रेसिस्टर मान की गणना करने के लिए IV कर्व का उपयोग किया जाना चाहिए।
• थर्मल मैनेजमेंट: पावर डिसिपेशन सीमाओं का पालन करें। यदि अधिकतम करंट के निकट या उच्च परिवेश तापमान में संचालित किया जा रहा है, तो डीरेटिंग कर्व पर विचार करें और यदि एलईडी अन्य हीट-जनरेटिंग घटकों वाले बोर्ड पर माउंटेड है, तो पर्याप्त वेंटिलेशन या हीट सिंकिंग सुनिश्चित करें।
• ऑप्टिकल संरेखण: असममित दृश्य कोण (95° x 45°) महत्वपूर्ण है। संग्रहित सिग्नल को अधिकतम करने के लिए, LED और संबंधित रिसीवर (फोटोट्रांजिस्टर, आदि) को संवेदनशीलता के इच्छित अक्ष के अनुसार संरेखित किया जाना चाहिए।
• रिवर्स वोल्टेज सुरक्षा: अधिकतम रिवर्स वोल्टेज केवल 5V है। उन सर्किटों में जहां रिवर्स बायस संभव है (जैसे, AC कपलिंग या इंडक्टिव लोड), बाहरी सुरक्षा जैसे कि समानांतर में एक डायोड (कैथोड से एनोड) की दृढ़ता से सिफारिश की जाती है।

10. तकनीकी तुलना और विभेदन

मानक कम-शक्ति इन्फ्रारेड LEDs की तुलना में, IR3494 श्रृंखला काफी अधिक विकिरण तीव्रता प्रदान करती है (3.5 mW/sr सामान्य बनाम बुनियादी उपकरणों के लिए अक्सर 1 mW/sr से कम)। यह सीधे लंबी परिचालन सीमा या समान सीमा के लिए कम ड्राइव धाराओं का उपयोग करने की क्षमता में तब्दील होता है, जिससे दक्षता में सुधार होता है। 940nm तरंगदैर्ध्य आदर्श है क्योंकि यह 850nm LEDs (जिनमें हल्की लाल चमक होती है) की तुलना में मानव आंख को कम दिखाई देती है, जबकि सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टरों द्वारा अभी भी अत्यधिक पता लगाने योग्य है। असममित बीम पैटर्न उन अनुप्रयोगों में एक लाभ हो सकता है जिनमें एक तल में केंद्रित बीम और दूसरे में व्यापक कवरेज की आवश्यकता होती है।

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

प्र: क्या मैं इस LED को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उ: नहीं। इसका फॉरवर्ड वोल्टेज केवल लगभग 1.2-1.3V है। करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के बिना इसे सीधे 5V से जोड़ने पर बहुत अधिक करंट प्रवाहित होगा, जिससे LED तुरंत नष्ट हो जाएगी। हमेशा एक श्रृंखला रेसिस्टर का उपयोग करना चाहिए।

Q: 'Typical' और 'Maximum' radiant intensity में क्या अंतर है?
A: Typical value (3.5 mW/sr) वह है जो उत्पादन बैच के अधिकांश उपकरण प्रदान करेंगे। Maximum (5.5 mW/sr) स्पेसिफिकेशन की ऊपरी सीमा है; कुछ उपकरण बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं, लेकिन डिज़ाइन न्यूनतम (2.5 mW/sr) पर आधारित होने चाहिए ताकि सभी परिस्थितियों में सिस्टम की कार्यक्षमता सुनिश्चित हो सके।

Q: X और Y दिशाओं में viewing angle अलग क्यों है?
A> This is a result of the internal chip structure and the shape of the plastic lens. It is an intentional design characteristic that shapes the emitted light pattern, which can be useful for targeting the infrared beam.

Q: क्या हीट सिंक की आवश्यकता है?
A: 100mA की अधिकतम रेटेड धारा पर निरंतर संचालन के लिए, शक्ति अपव्यय लगभग 130mW (1.3V * 0.1A) है, जो 25°C पर 180mW रेटिंग से कम है। हालांकि, यदि परिवेश का तापमान अधिक है या एलईडी एक सीलबंद आवरण में है, तो प्रदर्शन वक्रों के अनुसार थर्मल डेरेटिंग लागू की जानी चाहिए, और हीट सिंक या कम संचालन धारा आवश्यक हो सकती है।

12. व्यावहारिक डिज़ाइन और उपयोग केस

केस: लॉन्ग-रेंज IR रिमोट कंट्रोल ट्रांसमीटर डिज़ाइन करना
उद्देश्य: एक सामान्य लिविंग रूम वातावरण में 15 मीटर की विश्वसनीय रेंज प्राप्त करना।
डिज़ाइन चरण:
1. ड्राइव करंट चयन: 'रेडिएंट इंटेंसिटी वर्सेस फॉरवर्ड करंट' वक्र देखें। रेंज को अधिकतम करने के लिए, ऊपरी सीमा के निकट संचालित करें। I_F = 80mA का चयन लगभग 15 mW/sr की रेडिएंट इंटेंसिटी प्रदान करता है (वक्र से), जो 20mA मान पर एक महत्वपूर्ण वृद्धि है।
2. सर्किट डिज़ाइन: 3.3V आपूर्ति के लिए, श्रृंखला रोकनेवाला की गणना करें। विशिष्ट V_F 80mA पर (IV वक्र से अनुमानित ~1.28V): R = (V_{आपूर्ति} - V_F) / I_F = (3.3V - 1.28V) / 0.08A = 25.25Ω. Use a standard 24Ω or 27Ω resistor. Verify power in the resistor: P = I²R = (0.08)²*27 = 0.173W, so a 1/4W resistor is sufficient.
3. थर्मल जाँच: LED शक्ति अपव्यय: P_d = V_F * I_F = 1.28V * 0.08A = 102mW. यह 25°C पर 180mW की सीमा के भीतर है।
4. ऑप्टिकल संरेखण: एलईडी को रिमोट के पीसीबी किनारे पर माउंट करें। एलईडी को इस प्रकार ओरिएंट करें कि इसका व्यापक 95-डिग्री प्लेन (X) क्षैतिज रूप से संरेखित हो ताकि एक विस्तृत क्षेत्र को कवर किया जा सके, जबकि संकीर्ण 45-डिग्री प्लेन (Y) ऊर्ध्वाधर हो ताकि ऊर्जा को आगे की ओर केंद्रित किया जा सके। यह रिसीवर को टक्कर देने की संभावना को अनुकूलित करता है, भले ही रिमोट क्षैतिज रूप से थोड़ा ऑफ-एक्सिस हो।

13. संचालन सिद्धांत

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (आईआर एलईडी) एक सेमीकंडक्टर पी-एन जंक्शन डायोड है। जब एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो एन-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और पी-क्षेत्र से होल्स जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक सेमीकंडक्टर सामग्री (आमतौर पर गैलियम आर्सेनाइड, GaAs पर आधारित) के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा फोटॉन के रूप में मुक्त होती है। सेमीकंडक्टर परतों की विशिष्ट संरचना उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है। इस डिवाइस के लिए, सामग्री को इस प्रकार इंजीनियर किया गया है कि यह मुख्य रूप से 940 नैनोमीटर की तरंगदैर्ध्य पर फोटॉन उत्पन्न करे, जो निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में है, मानव आँख के लिए अदृश्य लेकिन सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर द्वारा आसानी से पता लगाने योग्य है।

14. Technology Trends

इन्फ्रारेड एलईडी का विकास कई प्रमुख क्षेत्रों पर केंद्रित है: वॉल-प्लग दक्षता (आउटपुट प्रकाशीय शक्ति / इनपुट विद्युत शक्ति) बढ़ाकर बैटरी चालित उपकरणों में कम बिजली खपत या उच्च आउटपुट सक्षम करना; IrDA जैसे उच्च-गति डेटा संचार अनुप्रयोगों के लिए मॉड्यूलेशन गति में सुधार करना; और गैस सेंसिंग जैसे सटीक तरंगदैर्ध्य मिलान की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए और भी संकीर्ण वर्णक्रमीय बैंडविड्थ वाले उपकरण विकसित करना। स्वचालित असेंबली के लिए सतह-माउंट डिवाइस (एसएमडी) पैकेजों की ओर भी एक रुझान है, हालांकि टी-1 3/4 जैसे थ्रू-होल पैकेज अपनी मजबूती और प्रोटोटाइपिंग तथा कुछ उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों में हाथ से सोल्डरिंग की आसानी के कारण लोकप्रिय बने हुए हैं। सिलिकॉन डिटेक्टर संवेदनशीलता और कम दृश्यता के बीच इष्टतम संतुलन के कारण 940nm तरंगदैर्ध्य एक उद्योग मानक बनी हुई है।

महत्वपूर्ण नोट्स: इस दस्तावेज़ में प्रदान की गई विशिष्टताएं बिना सूचना के परिवर्तन के अधीन हैं। इस उत्पाद का उपयोग करते समय, यहां उल्लिखित पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स और संचालन स्थितियों का कड़ाई से पालन किया जाना चाहिए। निर्माता इन निर्दिष्ट शर्तों से बाहर उपयोग के परिणामस्वरूप होने वाली क्षति की कोई जिम्मेदारी नहीं लेता है। इस डेटाशीट में निहित जानकारी कॉपीराइट द्वारा संरक्षित है और बिना प्राधिकरण के इसे पुन: प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए।