विषय सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण
- 2.1 प्रकाशमितीय विशेषताएँ
- 2.2 विद्युत पैरामीटर
- 2.3 Thermal Characteristics
- 3. Binning System Explanation
- 4. Performance Curve Analysis
- 4.1 Current vs. Voltage (I-V) Curve
- 4.2 Temperature Characteristics
- 4.3 स्पेक्ट्रम वितरण
- 5. Mechanical and Package Information
- 6. Soldering and Assembly Guidelines
- 7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी
- 8. एप्लिकेशन अनुशंसाएँ
- 8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- 8.2 डिज़ाइन संबंधी विचार
- 9. तकनीकी तुलना
- 10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)
- 11. व्यावहारिक उपयोग के मामले
- 12. संचालन सिद्धांत
- 13. Technology Trends
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ एक इन्फ्रारेड (IR) लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) घटक का व्यापक तकनीकी अवलोकन प्रदान करता है। इस उपकरण का प्राथमिक कार्य निकट-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में, विशेष रूप से 940 नैनोमीटर (nm) की शिखर तरंगदैर्ध्य (λp) पर प्रकाश उत्सर्जित करना है। यह तरंगदैर्ध्य मानव आँख के लिए अदृश्य है लेकिन विभिन्न संवेदन और रिमोट कंट्रोल अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक प्रभावी है। यह घटक उन इलेक्ट्रॉनिक असेंबलियों में एकीकरण के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें एक विश्वसनीय और सुसंगत IR प्रकाश स्रोत की आवश्यकता होती है।
इस IR LED का मुख्य लाभ इसके निर्दिष्ट 940nm उत्सर्जन में निहित है, जो टीवी रिमोट कंट्रोल और प्रॉक्सिमिटी सेंसर जैसे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक सामान्य मानक है। यह तरंगदैर्ध्य सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर संवेदनशीलता और परिवेशी प्रकाश अस्वीकृति के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करती है। लक्षित बाज़ार में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक स्वचालन, सुरक्षा प्रणालियाँ और कोई भी ऐसा अनुप्रयोग शामिल है जिसे संकेतन, पहचान या डेटा संचरण के लिए गैर-दृश्यमान प्रकाश की आवश्यकता होती है।
2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण
प्रदान किया गया PDF अंश एकल, महत्वपूर्ण फोटोमेट्रिक पैरामीटर: पीक वेवलेंथ को उजागर करता है।
2.1 प्रकाशमितीय विशेषताएँ
Peak Wavelength (λp): 940nm
यह एलईडी द्वारा उत्सर्जित सबसे प्रमुख तरंगदैर्ध्य है, जहाँ विकिरण तीव्रता अपने अधिकतम स्तर पर होती है। 940nm का शिखर कई कारणों से महत्वपूर्ण है:
- सिलिकॉन डिटेक्टर संगतता: सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर, सबसे सामान्य IR डिटेक्टर, आमतौर पर 800nm से 950nm की सीमा में चरम संवेदनशीलता रखते हैं। एक 940nm स्रोत इसके साथ अच्छी तरह संरेखित होता है, जिससे कुशल पहचान और मजबूत सिग्नल शक्ति सुनिश्चित होती है।
- कम दृश्य प्रकाश उत्सर्जन: जबकि कुछ निकट-आईआर एलईडी हल्की लाल चमक उत्सर्जित करती हैं, 940nm एलईडी लगभग अदृश्य होती हैं, जो उन्हें गुप्त अनुप्रयोगों या जहाँ दृश्य प्रकाश रिसाव अवांछित है, के लिए आदर्श बनाती हैं।
- सूर्य प्रकाश प्रतिरक्षा: सौर विकिरण स्पेक्ट्रम का 940nm के आसपास एक स्थानीय न्यूनतम होता है, जो इस तरंगदैर्ध्य का उपयोग करने वाले सेंसरों को, उदाहरण के लिए 850nm एलईडी की तुलना में, परिवेशी सूर्य के प्रकाश से हस्तक्षेप के प्रति कम संवेदनशील बनाने में मदद करता है।
जबकि पीडीएफ अंश केवल शिखर तरंगदैर्ध्य दिखाता है, एक पूर्ण डेटाशीट में आम तौर पर अतिरिक्त फोटोमेट्रिक पैरामीटर शामिल होंगे जैसे कि विकिरण तीव्रता (मिलीवाट प्रति स्टेरेडियन, mW/sr में), दृश्य कोण (डिग्री में अर्ध-तीव्रता कोण), और स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (पूर्ण चौड़ाई आधी अधिकतम, FWHM, nm में)।
2.2 विद्युत पैरामीटर
हालांकि प्रदत्त पाठ में स्पष्ट रूप से सूचीबद्ध नहीं है, डिजाइन के लिए विद्युत विशेषताओं को समझना मौलिक है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf): निर्दिष्ट धारा पर कार्य करते समय LED के पार वोल्टेज ड्रॉप। सामान्य IR एलईडी के लिए, यह अक्सर 1.2V से 1.6V तक होता है, लेकिन सटीक मान अर्धचालक सामग्री और चिप डिजाइन पर निर्भर करता है। यह पैरामीटर उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर या ड्राइवर सर्किट चुनने के लिए महत्वपूर्ण है।
- फॉरवर्ड करंट (If): अनुशंसित निरंतर संचालन धारा, आमतौर पर मानक पैकेजों के लिए 20mA और 100mA के बीच। अधिकतम अग्र धारा से अधिक होने पर तेजी से गिरावट या विनाशकारी विफलता हो सकती है।
- रिवर्स वोल्टेज (Vr): LED द्वारा सहन की जा सकने वाली अधिकतम वोल्टेज जब यह रिवर्स-बायस्ड हो बिना क्षति के, आमतौर पर लगभग 5V। इससे अधिक होने पर PN जंक्शन टूट सकता है।
- पावर डिसिपेशन: Vf * If के रूप में गणना की गई, यह घटक पर थर्मल लोड निर्धारित करती है और हीट सिंकिंग की आवश्यकता को प्रभावित करती है।
2.3 Thermal Characteristics
LED का प्रदर्शन और जीवनकाल जंक्शन तापमान पर काफी हद तक निर्भर करता है।
- थर्मल रेजिस्टेंस (Rθj-a): सेमीकंडक्टर जंक्शन से परिवेशी वायु तक ऊष्मा प्रवाह के प्रतिरोध को व्यक्त किया जाता है, जो डिग्री सेल्सियस प्रति वाट (°C/W) में होता है। एक कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय क्षमता को दर्शाता है।
- अधिकतम जंक्शन तापमान (Tj max): अर्धचालक जंक्शन पर अनुमत उच्चतम तापमान। इस सीमा से ऊपर कार्य करने पर एलईडी का जीवनकाल नाटकीय रूप से कम हो जाता है। Tj को सीमा के भीतर रखने के लिए उचित पीसीबी लेआउट (थर्मल वाया, तांबे का क्षेत्र) आवश्यक है।
- डीरेटिंग वक्र: एक ग्राफ जो दर्शाता है कि अधिकतम अनुमत अग्र धारा परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ कैसे घटती है। यह सभी परिचालन स्थितियों में विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण डिजाइन उपकरण है।
3. Binning System Explanation
निर्माण में भिन्नताओं के कारण एलईडी समान नहीं होते हैं। एक बिनिंग सिस्टम प्रमुख मापदंडों के आधार पर घटकों को वर्गीकृत करता है ताकि उत्पादन बैच के भीतर एकरूपता सुनिश्चित की जा सके।
- Wavelength/Peak Wavelength Binning: LEDs को उनकी वास्तविक शिखर तरंगदैर्ध्य के आधार पर श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है, उदाहरण के लिए, 935-945nm, 940-950nm। यह अनुप्रयोग के लिए रंग स्थिरता सुनिश्चित करता है।
- Radiant Intensity/Flux Binning: Components को उनके मापित प्रकाश उत्पादन शक्ति के आधार पर समूहीकृत किया जाता है। उदाहरण के लिए, श्रेणियों को एक विशिष्ट परीक्षण धारा पर Min/ Typ/ Max Radiant Intensity मानों के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज बिनिंग: एलईडी को एक टेस्ट करंट पर उनके Vf के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। इससे अधिक एकसमान सर्किट डिजाइन करने में मदद मिलती है, खासकर जब कई एलईडी श्रृंखला में जुड़े हों।
डिजाइनरों को अपने एप्लिकेशन के लिए आवश्यक प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए ऑर्डर करते समय आवश्यक बिन निर्दिष्ट करने होंगे।
4. Performance Curve Analysis
ग्राफिकल डेटा एकल-बिंदु विनिर्देशों की तुलना में गहरी अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।
4.1 Current vs. Voltage (I-V) Curve
यह वक्र अग्र वोल्टेज और अग्र धारा के बीच संबंध दर्शाता है। यह अरेखीय है, जो एक "नी" वोल्टेज (आमतौर पर IR एलईडी के लिए ~1.2V) प्रदर्शित करता है, जिसके ऊपर वोल्टेज में मामूली वृद्धि के साथ धारा तेजी से बढ़ती है। यह एलईडी को चलाने के लिए वोल्टेज नियंत्रण नहीं, बल्कि धारा नियंत्रण के महत्व को रेखांकित करता है।
4.2 Temperature Characteristics
प्रमुख ग्राफ़ शामिल हैं:
- फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम जंक्शन तापमान: Vf में नकारात्मक तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि यह तापमान बढ़ने के साथ घटता है। इसका उपयोग तापमान संवेदन के लिए किया जा सकता है।
- रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम जंक्शन तापमान: प्रकाश उत्पादन आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ घटता है। इस वक्र की ढलान उत्पादन की तापीय स्थिरता को दर्शाती है।
- Relative Intensity vs. Forward Current: यह दर्शाता है कि ड्राइव करंट के साथ प्रकाश उत्पादन कैसे बदलता है, आमतौर पर एक रैखिक या हल्का अव-रैखिक संबंध तब तक होता है जब तक कि तापीय प्रभाव प्रबल न हो जाएं।
4.3 स्पेक्ट्रम वितरण
तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष तीव्रता को दर्शाने वाला एक ग्राफ। 940nm LED के लिए, यह वक्र 940nm के आसपास केंद्रित होगा जिसका सामान्य FWHM 40-50nm होता है। इस वक्र के आकार और चौड़ाई का प्रभाव पड़ता है कि प्रकाश फिल्टर और डिटेक्टर के साथ कैसे अंतर्क्रिया करता है।
5. Mechanical and Package Information
PDF में पैकेजिंग शर्तों का उल्लेख है लेकिन एक आयामी चित्र का अभाव है।
- पैकेज प्रकार: IR LED के लिए सामान्य पैकेज में 3mm, 5mm रेडियल लीड, और सतह-माउंट डिवाइस (SMD) पैकेज जैसे 0805, 1206, या विशेष IR पैकेज शामिल हैं।
- आयाम: एक विस्तृत यांत्रिक चित्र लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, लीड व्यास/अंतराल (थ्रू-होल के लिए), या पैड आयाम (एसएमडी के लिए) निर्दिष्ट करेगा।
- पैड डिज़ाइन/लैंड पैटर्न: एसएमडी भागों के लिए, विश्वसनीय सोल्डरिंग और यांत्रिक सामर्थ्य के लिए अनुशंसित पीसीबी फुटप्रिंट (पैड आकार, आकार और अंतराल) महत्वपूर्ण है।
- Polarity Identification: एलईडी डायोड होते हैं और इन्हें सही पोलैरिटी के साथ जोड़ा जाना चाहिए। पहचान आमतौर पर लेंस पर एक सपाट किनारे, लंबी एनोड लीड, या एसएमडी पैकेज बॉडी पर अंकित कैथोड के माध्यम से की जाती है।
6. Soldering and Assembly Guidelines
उचित हैंडलिंग विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।
- रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल: एसएमडी घटकों के लिए, एक समय-तापमान प्रोफाइल का पालन किया जाना चाहिए जो प्रीहीट, सोक, रीफ्लो पीक तापमान (आमतौर पर कुछ सेकंड के लिए अधिकतम 260°C), और कूलिंग दरों को निर्दिष्ट करता है।
- हैंड सोल्डरिंग: If applicable, guidelines for iron temperature (<350°C) and maximum soldering time per lead (e.g., 3 seconds) are provided to prevent thermal damage to the epoxy lens or semiconductor.
- ESD सावधानियाँ: एलईडी इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील होते हैं। ग्राउंडेड उपकरणों का उपयोग करते हुए, हैंडलिंग ESD-सुरक्षित वर्कस्टेशन पर की जानी चाहिए। PDF में "इलेक्ट्रोस्टैटिक बैग" का उल्लेख इस आवश्यकता को रेखांकित करता है।
- भंडारण की स्थितियाँ: Components should be stored in a dry, controlled environment (e.g., <40°C/40% RH) to prevent moisture absorption, which can cause "popcorning" during reflow.
7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी
PDF अंश कई पैकेजिंग स्तरों को सूचीबद्ध करता है।
- इलेक्ट्रोस्टैटिक बैग: थोक घटकों या रीलों के लिए प्राथमिक नमी और ESD अवरोधक।
- आंतरिक कार्टन: इसमें कई इलेक्ट्रोस्टैटिक बैग या रील होते हैं।
- बाहरी कार्टन: मास्टर शिपिंग कार्टन जिसमें कई आंतरिक कार्टन होते हैं।
- पैकिंग मात्रा: प्रति रील (उदाहरण के लिए, 1000pcs), प्रति बैग, या प्रति कार्टन मानक मात्रा।
- लेबलिंग: लेबल में पार्ट नंबर, मात्रा, तिथि कोड, लॉट/बैच नंबर और ESD/नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL) शामिल होना चाहिए।
- मॉडल नंबरिंग नियम: एक संपूर्ण पार्ट नंबर में आमतौर पर पैकेज प्रकार, वेवलेंथ बिन, इंटेंसिटी बिन और फॉरवर्ड वोल्टेज बिन जैसे प्रमुख गुण एन्कोडेड होते हैं।
8. एप्लिकेशन अनुशंसाएँ
8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
- Infrared Remote Controls: टीवी, सेट-टॉप बॉक्स, ऑडियो सिस्टम के लिए। 940nm तरंगदैर्ध्य उद्योग मानक है।
- प्रॉक्सिमिटी और प्रेजेंस सेंसर: स्मार्टफोन (कॉल के दौरान टचस्क्रीन को निष्क्रिय करने के लिए), स्वचालित नल, साबुन डिस्पेंसर में उपयोग किया जाता है।
- ऑब्जेक्ट डिटेक्शन और काउंटिंग: औद्योगिक स्वचालन, वेंडिंग मशीन और सुरक्षा बीम में।
- ऑप्टिकल डेटा ट्रांसमिशन: लघु दूरी, कम गति डेटा लिंक के लिए (IrDA एक सामान्य मानक था)।
- Night Vision Illumination: Paired with IR-sensitive cameras for surveillance in low-light conditions.
8.2 डिज़ाइन संबंधी विचार
- ड्राइव सर्किट: हमेशा एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर या कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर का उपयोग करें। रेसिस्टर मान की गणना R = (सप्लाई वोल्टेज - Vf) / If का उपयोग करके करें।
- PCB लेआउट: एलईडी के थर्मल पैड (यदि एसएमडी है) के नीचे पर्याप्त कॉपर क्षेत्र या थर्मल वाया प्रदान करें ताकि ऊष्मा का अपव्यय हो सके।
- ऑप्टिकल डिज़ाइन: बीम को आकार देने के लिए लेंसिंग या एपर्चर पर विचार करें। एलईडी का व्यूइंग एंगल डिटेक्टर के फील्ड ऑफ व्यू से मेल खाना चाहिए।
- फ़िल्टरिंग: सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार और दृश्य प्रकाश को रोकने के लिए डिटेक्टर पर एक आईआर-पास फ़िल्टर का उपयोग करें।
- मॉड्यूलेशन: सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए, आईआर सिग्नल को मॉड्यूलेट करना (उदाहरण के लिए, 38kHz पर) और एक सिंक्रोनाइज़्ड डिटेक्टर का उपयोग करना परिवेशी प्रकाश हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से दूर कर सकता है।
9. तकनीकी तुलना
Compared to other IR sources:
- vs. 850nm IR LEDs: 850nm एलईडी में अक्सर हल्की लाल चमक होती है और ये सूर्य के प्रकाश के हस्तक्षेप के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं, लेकिन सामग्री दक्षता के कारण समान ड्राइव करंट के लिए थोड़ी अधिक विकिरण तीव्रता प्रदान कर सकती हैं। गुप्त संचालन और बेहतर सूर्य के प्रकाश अस्वीकृति के लिए 940nm को प्राथमिकता दी जाती है।
- बनाम लेजर डायोड: लेजर एक सुसंगत, संकीर्ण बीम प्रदान करते हैं जो लंबी दूरी या सटीक संवेदन के लिए आदर्श होते हैं, लेकिन ये अधिक महंगे होते हैं, अधिक जटिल ड्राइव और सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है, और इनका उत्सर्जन स्पेक्ट्रम संकरा होता है।
- बनाम तापदीप्त आईआर स्रोत: फिलामेंट-आधारित स्रोत ब्रॉड-स्पेक्ट्रम आईआर उत्सर्जित करते हैं लेकिन अक्षम, धीमे, नाजुक होते हैं और पर्याप्त ऊष्मा उत्पन्न करते हैं।
940nm LED मुख्यधारा के उपभोक्ता और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए लागत, दक्षता, विश्वसनीयता और प्रदर्शन का इष्टतम संतुलन प्रदान करती है।
10. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)
Q: मेरा 940nm LED दिखाई क्यों नहीं दे रहा है?
A: मानव आँख की संवेदनशीलता लगभग 750nm के बाद तेजी से कम हो जाती है। 940nm इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में काफी दूर है और मूल रूप से अदृश्य है, जो कई अनुप्रयोगों के लिए एक प्रमुख विशेषता है।
Q: क्या मैं इस LED को सीधे 5V या 3.3V microcontroller पिन से चला सकता हूँ?
A: नहीं। आपको हमेशा श्रृंखला में एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना चाहिए। एक माइक्रोकंट्रोलर का GPIO पिन एक स्थिर करंट प्रदान नहीं कर सकता है और LED के कम फॉरवर्ड वोल्टेज से क्षतिग्रस्त हो सकता है, जो एक नियर-शॉर्ट सर्किट स्थिति पैदा कर सकता है।
Q: मैं इष्टतम रेसिस्टर मान कैसे निर्धारित करूं?
A: ओम के नियम का उपयोग करें: R = (Vs - Vf) / If। उदाहरण के लिए, Vs=5V, Vf=1.4V (सामान्य), और If=20mA के साथ: R = (5 - 1.4) / 0.02 = 180 ओम। अगले मानक मान का उपयोग करें (जैसे, 180Ω या 220Ω)।
Q: उल्लिखित "इलेक्ट्रोस्टैटिक बैग" का उद्देश्य क्या है?
A> It protects the LED from electrostatic discharge (ESD) during storage and transport, which can damage the sensitive semiconductor junction even if the damage is not immediately visible.
Q: क्या परिवेश का तापमान प्रदर्शन को प्रभावित करता है?
A> Yes, significantly. Radiant intensity decreases as temperature increases, and forward voltage decreases. For critical applications, consult the derating curves and design thermal management accordingly.
11. व्यावहारिक उपयोग के मामले
केस स्टडी 1: स्मार्टफोन प्रॉक्सिमिटी सेंसर
एक 940nm LED ईयरपीस के पास रखी जाती है। जब कॉल सक्रिय होती है, तो LED एक संक्षिप्त पल्स उत्सर्जित करती है। एक निकटवर्ती फोटोडिटेक्टर परावर्तित प्रकाश को मापता है। यदि कोई वस्तु (जैसे उपयोगकर्ता का कान) निकट है, तो परावर्तित सिग्नल मजबूत होता है, और आकस्मिक इनपुट को रोकने के लिए टचस्क्रीन अक्षम कर दी जाती है। 940nm तरंगदैर्ध्य यह सुनिश्चित करता है कि कॉल के दौरान कोई दृश्य चमक नहीं दिखाई देती।
केस स्टडी 2: औद्योगिक कन्वेयर ऑब्जेक्ट काउंटर
एक आईआर एलईडी और डिटेक्टर कन्वेयर बेल्ट के विपरीत किनारों पर लगे होते हैं, जो एक बीम बनाते हैं। जब कोई वस्तु गुजरती है, तो यह बीम को तोड़ती है, जिससे एक काउंटर ट्रिगर होता है। 940nm मॉड्यूलेटेड सिग्नल का उपयोग करने से सिस्टम को फैक्ट्री फ्लोर पर गर्म वस्तुओं या मशीनरी से निरंतर आईआर विकिरण को नजरअंदाज करने में मदद मिलती है।
12. संचालन सिद्धांत
एक इन्फ्रारेड एलईडी एक अर्धचालक पी-एन जंक्शन डायोड है। जब फॉरवर्ड-बायस्ड (पी-साइड, एनोड पर सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है), तो एन-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन जंक्शन के पार पी-क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं, और पी-क्षेत्र से होल्स एन-क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। ये अल्पसंख्यक वाहक विपरीत क्षेत्रों में बहुसंख्यक वाहकों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं। गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) या एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड (AlGaAs) जैसे प्रत्यक्ष बैंडगैप अर्धचालक पदार्थ में, जो आमतौर पर आईआर एलईडी के लिए उपयोग किए जाते हैं, यह पुनर्संयोजन घटना एक फोटॉन (प्रकाश कण) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य (रंग) अर्धचालक पदार्थ की बैंडगैप ऊर्जा (Eg) द्वारा निर्धारित होती है, समीकरण λ ≈ 1240 / Eg (eV) के अनुसार, जहां λ नैनोमीटर में है। 940nm तरंगदैर्ध्य के लिए, बैंडगैप ऊर्जा लगभग 1.32 eV है। इस सटीक बैंडगैप को प्राप्त करने के लिए विशिष्ट पदार्थ संरचना (जैसे, AlGaAs) को इंजीनियर किया जाता है।
13. Technology Trends
आईआर एलईडी का विकास अनुप्रयोग मांगों द्वारा प्रेरित कई प्रमुख रुझानों का अनुसरण करता है:
- Increased Power and Efficiency: सामग्री विज्ञान और चिप डिज़ाइन में निरंतर सुधार से उच्च विकिरण तीव्रता और वॉल-प्लग दक्षता (ऑप्टिकल पावर आउट / इलेक्ट्रिकल पावर इन) प्राप्त होती है, जिससे लंबी रेंज या कम बिजली की खपत संभव होती है।
- लघुरूपण: पैकेज आकार लगातार छोटे होते जा रहे हैं (उदाहरण के लिए, चिप-स्केल पैकेज) ताकि वे वियरेबल्स और अल्ट्रा-थिन स्मार्टफोन जैसे छोटे उपभोक्ता उपकरणों में फिट हो सकें।
- एकीकृत समाधान: ऐसे मॉड्यूल्स की ओर रुझान है जो LED, ड्राइवर, फोटोडिटेक्टर और कभी-कभी एक माइक्रोकंट्रोलर को भी एक ही पैकेज में जोड़ते हैं, जिससे अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए डिज़ाइन सरल हो जाता है (उदाहरण के लिए, संपूर्ण प्रॉक्सिमिटी सेंसर मॉड्यूल)।
- नए स्पेक्ट्रा में विस्तार: जबकि 850nm और 940nm प्रमुख हैं, विशेष अनुप्रयोगों के लिए अन्य IR तरंगदैर्ध्यों में बढ़ती रुचि है, जैसे गैस संवेदन (विशिष्ट अवशोषण रेखाओं का उपयोग करके) या उन्नत जैविक ऊतक इमेजिंग।
- बेहतर थर्मल प्रबंधन: कम थर्मल प्रतिरोध वाले नए पैकेज डिज़ाइन उच्च ड्राइव धाराओं और चुनौतीपूर्ण वातावरण में निरंतर आउटपुट की अनुमति देते हैं।
ये रुझान IR संवेदन को अधिक विश्वसनीय, कॉम्पैक्ट, ऊर्जा-कुशल और ऑटोमोटिव LiDAR और बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण से लेकर उन्नत पर्यावरण निगरानी तक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए सुलभ बनाने का लक्ष्य रखते हैं।
LED विनिर्देशन शब्दावली
LED तकनीकी शब्दों की पूर्ण व्याख्या
प्रकाशविद्युत प्रदर्शन
| पद | इकाई/प्रतिनिधित्व | सरल व्याख्या | महत्वपूर्ण क्यों |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | बिजली के प्रति वाट प्रकाश उत्पादन, अधिक होने का अर्थ है अधिक ऊर्जा कुशल। | सीधे ऊर्जा दक्षता ग्रेड और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| Luminous Flux | lm (lumens) | स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश पर्याप्त चमकीला है या नहीं। |
| देखने का कोण | ° (डिग्री), उदाहरण के लिए, 120° | वह कोण जहाँ प्रकाश की तीव्रता आधी रह जाती है, यह बीम की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाशन सीमा और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| CCT (Color Temperature) | K (Kelvin), जैसे, 2700K/6500K | प्रकाश की गर्माहट/ठंडक, कम मान पीलेपन/गर्माहट लिए, अधिक मान सफेदी/ठंडक लिए। | प्रकाश व्यवस्था का वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य निर्धारित करता है। |
| CRI / Ra | इकाईहीन, 0–100 | वस्तुओं के रंगों को सटीक रूप से प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 अच्छा माना जाता है। | रंग की प्रामाणिकता को प्रभावित करता है, मॉल, संग्रहालय जैसे उच्च मांग वाले स्थानों में उपयोग किया जाता है। |
| SDCM | MacAdam ellipse steps, उदाहरण के लिए, "5-step" | Color consistency metric, छोटे steps का मतलब अधिक सुसंगत रंग है। | एक ही बैच के एलईडी में समान रंग सुनिश्चित करता है। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य | nm (nanometers), e.g., 620nm (red) | Rangin LEDs ke rang ke anukool wavelength. | Laal, peele, hare monochrome LEDs ke hue ka nirdhaaran karta hai. |
| स्पेक्ट्रम वितरण | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | तरंगदैर्ध्यों में तीव्रता वितरण दर्शाता है। | रंग प्रतिपादन और गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
Electrical Parameters
| पद | प्रतीक | सरल व्याख्या | डिज़ाइन संबंधी विचार |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | Minimum voltage to turn on LED, like "starting threshold". | ड्राइवर वोल्टेज Vf से अधिक या बराबर होना चाहिए, श्रृंखला में जुड़े एलईडी के लिए वोल्टेज जुड़ते हैं। |
| Forward Current | If | सामान्य एलईडी संचालन के लिए वर्तमान मूल्य। | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| अधिकतम पल्स धारा | Ifp | छोटी अवधि के लिए सहनीय शिखर धारा, जिसका उपयोग डिमिंग या फ्लैशिंग के लिए किया जाता है। | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | अधिकतम रिवर्स वोल्टेज जिसे LED सहन कर सकता है, इससे अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट को रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक्स को रोकना चाहिए। |
| थर्मल रेजिस्टेंस | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर तक ऊष्मा स्थानांतरण के प्रतिरोध, कम होना बेहतर है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए अधिक मजबूत ऊष्मा अपव्यय की आवश्यकता होती है। |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | Ability to withstand electrostatic discharge, higher means less vulnerable. | उत्पादन में एंटी-स्टैटिक उपायों की आवश्यकता है, विशेष रूप से संवेदनशील एलईडी के लिए। |
Thermal Management & Reliability
| पद | Key Metric | सरल व्याख्या | Impact |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | LED चिप के अंदर का वास्तविक संचालन तापमान। | हर 10°C कमी जीवनकाल को दोगुना कर सकती है; बहुत अधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग परिवर्तन का कारण बनता है। |
| लुमेन मूल्यह्रास | L70 / L80 (घंटे) | प्रारंभिक चमक के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | सीधे तौर पर LED "सेवा जीवन" को परिभाषित करता है। |
| Lumen Maintenance | % (उदाहरण के लिए, 70%) | समय के बाद बची हुई चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के दौरान चमक बनाए रखने को दर्शाता है। |
| रंग परिवर्तन | Δu′v′ or MacAdam ellipse | उपयोग के दौरान रंग परिवर्तन की डिग्री। | प्रकाश व्यवस्था दृश्यों में रंग स्थिरता को प्रभावित करता है। |
| थर्मल एजिंग | सामग्री क्षरण | दीर्घकालिक उच्च तापमान के कारण ह्रास। | चमक में कमी, रंग परिवर्तन, या ओपन-सर्किट विफलता का कारण बन सकता है। |
Packaging & Materials
| पद | सामान्य प्रकार | सरल व्याख्या | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| Package Type | EMC, PPA, Ceramic | चिप की सुरक्षा करने वाला, प्रकाशीय/तापीय इंटरफेस प्रदान करने वाला आवास सामग्री। | EMC: अच्छी ताप प्रतिरोधकता, कम लागत; सिरेमिक: बेहतर ताप अपव्यय, लंबी आयु। |
| चिप संरचना | फ्रंट, फ्लिप चिप | Chip electrode arrangement. | Flip chip: better heat dissipation, higher efficacy, for high-power. |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, Silicate, Nitride | नीले चिप को ढकता है, कुछ को पीले/लाल रंग में परिवर्तित करता है, मिलाकर सफेद बनाता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रभावकारिता, CCT, और CRI को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिक्स | Flat, Microlens, TIR | सतह पर प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने वाली प्रकाशीय संरचना। | दृश्य कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
Quality Control & Binning
| पद | बिनिंग सामग्री | सरल व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स बिन | Code e.g., 2G, 2H | चमक के आधार पर समूहीकृत, प्रत्येक समूह में न्यूनतम/अधिकतम ल्यूमेन मान होते हैं। | एक ही बैच में समान चमक सुनिश्चित करता है। |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | Grouped by forward voltage range. | ड्राइवर मिलान सुविधाजनक बनाता है, सिस्टम दक्षता में सुधार करता है। |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांकों द्वारा समूहीकृत, एक सख्त सीमा सुनिश्चित करते हुए। | रंग स्थिरता की गारंटी देता है, फिक्स्चर के भीतर असमान रंग से बचाता है। |
| CCT Bin | 2700K, 3000K आदि। | CCT के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक का संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न दृश्य CCT आवश्यकताओं को पूरा करता है। |
Testing & Certification
| पद | मानक/परीक्षण | सरल व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen maintenance test | स्थिर तापमान पर दीर्घकालिक प्रकाश व्यवस्था, चमक क्षय का रिकॉर्डिंग। | LED जीवन का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ)। |
| TM-21 | जीवन अनुमान मानक | LM-80 डेटा के आधार पर वास्तविक परिस्थितियों में जीवन का अनुमान लगाता है। | वैज्ञानिक जीवन पूर्वानुमान प्रदान करता है। |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | प्रकाशिक, विद्युत, तापीय परीक्षण विधियों को शामिल करता है। | उद्योग-मान्यता प्राप्त परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | हानिकारक पदार्थों (सीसा, पारा) की अनुपस्थिति सुनिश्चित करता है। | अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर बाजार पहुंच आवश्यकता। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | Energy efficiency and performance certification for lighting. | Used in government procurement, subsidy programs, enhances competitiveness. |