इन्फ्रारेड एलईडी घटक डेटाशीट - पीक वेवलेंथ 940nm - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक इन्फ्रारेड (आईआर) लाइट-एमिटिंग डायोड (एलईडी) घटक के लिए तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है। ऐसे घटकों का प्राथमिक अनुप्रयोग उन प्रणालियों में है जिन्हें गैर-दृश्यमान प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है, जैसे कि रिमोट कंट्रोल, प्रॉक्सिमिटी सेंसर, नाइट विज़न प्रकाश व्यवस्था और ऑप्टिकल डेटा ट्रांसमिशन। इस विशिष्ट घटक का मुख्य लाभ 940nm की चरम तरंगदैर्ध्य पर इसका उत्सर्जन है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जहाँ न्यूनतम दृश्यमान प्रकाश उत्सर्जन वांछित है, क्योंकि यह मानव आँख के लिए काफी हद तक अदृश्य है। लक्षित बाज़ार में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक स्वचालन, सुरक्षा प्रणालियाँ और ऑटोमोटिव अनुप्रयोग शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

प्रदान की गई सामग्री एक प्रमुख फोटोमेट्रिक पैरामीटर निर्दिष्ट करती है: पीक वेवलेंथ (λp)। यह IR LEDs के लिए एक महत्वपूर्ण विशिष्टता है।

2.1 प्रकाशमितीय विशेषताएँ

पीक वेवलेंथ (λp): 940 नैनोमीटर (nm). यह पैरामीटर उस तरंगदैर्ध्य को परिभाषित करता है जिस पर एलईडी अपनी अधिकतम प्रकाशीय शक्ति उत्सर्जित करती है। 940nm तरंगदैर्ध्य निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम के भीतर आता है। यह तरंगदैर्ध्य आमतौर पर उपयोग की जाती है क्योंकि सिलिकॉन फोटोडायोड, जो आईआर प्रणालियों में विशिष्ट रिसीवर होते हैं, इस सीमा के आसपास उच्च संवेदनशीलता रखते हैं। इसके अलावा, 850nm जैसी छोटी आईआर तरंगदैर्ध्य की तुलना में 940nm प्रकाश एक हल्की लाल चमक के रूप में कम ध्यान देने योग्य होता है, जिससे यह गुप्त प्रकाश व्यवस्था के लिए बेहतर हो जाता है।

विश्लेषण: 940nm का चयन इंगित करता है कि यह घटक मानक सिलिकॉन सेंसर का उपयोग करने वाली पहचान प्रणालियों में दक्षता के लिए और कम दृश्यमान प्रकाश प्रदूषण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित है। विकिरण तीव्रता और दृश्य कोण, सामान्य पूरक विशिष्टताएँ, प्रदान नहीं की गई हैं लेकिन एक डिजाइन में प्रभावी सीमा और कवरेज क्षेत्र की गणना के लिए महत्वपूर्ण हैं।

2.2 विद्युत पैरामीटर

जबकि अंश में विशिष्ट अग्र वोल्टेज (Vf), अग्र धारा (If), और पश्च वोल्टेज (Vr) मान सूचीबद्ध नहीं हैं, ये किसी भी LED के लिए मूलभूत हैं। विश्वसनीय संचालन और दीर्घायु सुनिश्चित करने के लिए डिजाइनरों को पूर्ण डेटाशीट से निरपेक्ष अधिकतम रेटिंग और विशिष्ट संचालन स्थितियों का परामर्श लेना चाहिए। अधिकतम अग्र धारा से अधिक होना, अत्यधिक ऊष्मा उत्पादन के कारण LED विफलता का एक प्राथमिक कारण है।

2.3 Thermal Characteristics

एलईडी प्रदर्शन और जीवनकाल के लिए थर्मल प्रबंधन अत्यंत महत्वपूर्ण है। मुख्य मापदंडों में जंक्शन से परिवेशी वायु तक का थर्मल प्रतिरोध (RθJA) और अधिकतम जंक्शन तापमान (Tj max) शामिल हैं। Tj को सुरक्षित सीमा के भीतर बनाए रखने के लिए, विशेष रूप से उच्च धाराओं पर या ऊंचे परिवेशी तापमान में काम करते समय, एलईडी के पैकेज और मुद्रित सर्किट बोर्ड (PCB) के माध्यम से कुशल हीट सिंकिंग आवश्यक है।

3. Binning System Explanation

LED निर्माण में प्राकृतिक विविधताएँ शामिल होती हैं। एक बिनिंग प्रणाली प्रमुख मापदंडों के आधार पर घटकों को वर्गीकृत करती है ताकि उत्पादन बैच के भीतर एकरूपता सुनिश्चित की जा सके।

3.1 Wavelength Binning

एक IR LED के लिए, शिखर तरंगदैर्घ्य प्राथमिक बिनिंग पैरामीटर है। घटकों को नाममात्र 940nm (उदाहरण के लिए, 935nm से 945nm) के आसपास एक सख्त सहनशीलता वाले बिन में वर्गीकृत किया जा सकता है। यह सुनिश्चित करता है कि एक प्रणाली के सभी LED लगभग समान उत्सर्जन विशेषताएँ रखते हैं, जो रिसीवर में ऑप्टिकल फिल्टर और सेंसर ट्यूनिंग के प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है।

3.2 फॉरवर्ड वोल्टेज बिनिंग

LEDs को एक निर्दिष्ट परीक्षण धारा पर फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) द्वारा भी बिन किया जाता है। समान Vf मान वाले LEDs को समूहीकृत करने से ड्राइवर सर्किट डिजाइन करने में मदद मिलती है, खासकर जब कई LEDs श्रृंखला में जुड़े होते हैं, ताकि समान धारा वितरण और चमक सुनिश्चित हो सके।

4. परफॉर्मेंस कर्व एनालिसिस

ग्राफिकल डेटा विभिन्न परिस्थितियों में घटक के व्यवहार को समझने के लिए आवश्यक है।

4.1 Current vs. Voltage (I-V) Curve

I-V कर्व LED के माध्यम से फॉरवर्ड वोल्टेज और करंट के बीच संबंध दर्शाता है। यह गैर-रैखिक है। "नी" वोल्टेज वह अनुमानित बिंदु है जहां LED महत्वपूर्ण रूप से संचालन शुरू करता है और प्रकाश उत्सर्जित करता है। ऑपरेटिंग क्षेत्र में कर्व की ढलान LED के डायनामिक प्रतिरोध को निर्धारित करने में मदद करती है।

4.2 तापमान विशेषताएँ

LED का प्रदर्शन तापमान पर निर्भर करता है। आमतौर पर, फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटता है। इसके विपरीत, चमकदार तीव्रता या विकिरण शक्ति भी बढ़ते तापमान के साथ घटती है। सापेक्ष तीव्रता बनाम जंक्शन तापमान और फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम तापमान दिखाने वाले ग्राफ़ थर्मल प्रभावों की क्षतिपूर्ति करने वाले सर्किट डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

3.3 स्पेक्ट्रम वितरण

एक स्पेक्ट्रल डिस्ट्रीब्यूशन ग्राफ विकिरण शक्ति को तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध आलेखित करता है। 940nm LED के लिए, यह ग्राफ एक निश्चित स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (जैसे, फुल विड्थ एट हाफ मैक्सिमम - FWHM) के साथ 940nm पर या उसके निकट एक प्रमुख शिखर दिखाएगा। एक संकीर्ण FWHM एक अधिक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत को इंगित करता है, जो ऑप्टिकल फिल्टर का उपयोग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।

5. Mechanical and Package Information

उद्धरण में पैकेजिंग प्रकारों का उल्लेख है लेकिन विशिष्ट एलईडी पैकेज (जैसे, 5mm, 3mm, सतह-माउंट डिवाइस जैसे 0805 या 1206) का नहीं है। एक पूर्ण डेटाशीट में एक विस्तृत यांत्रिक चित्र शामिल होगा।

5.1 Dimension Drawing

एक आयामित आरेख आवश्यक है, जो लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, लीड स्पेसिंग (थ्रू-होल के लिए), या पैड आयाम (SMD के लिए) दर्शाता हो। सभी आयामों के लिए सहनशीलता निर्दिष्ट होनी चाहिए।

5.2 पैड लेआउट डिज़ाइन (SMD के लिए)

सरफेस-माउंट पैकेजों के लिए, एक अनुशंसित PCB लैंड पैटर्न (फुटप्रिंट) प्रदान किया गया है। इसमें उचित सोल्डरिंग और यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए कॉपर पैड का आकार, आकृति और अंतर शामिल है।

5.3 Polarity Identification

एनोड और कैथोड की पहचान करने की विधि स्पष्ट रूप से इंगित की जानी चाहिए। थ्रू-होल एलईडी के लिए, कैथोड आमतौर पर छोटी लीड या लेंस पर एक समतल स्थान के बगल वाली लीड होती है। एसएमडी एलईडी के लिए, पैकेज पर एक बिंदु, खांचा या छायांकित कोने जैसा चिह्न कैथोड को दर्शाता है।

6. Soldering and Assembly Guidelines

6.1 Reflow Soldering Profile

एसएमडी घटकों के लिए, एक विस्तृत रीफ्लो प्रोफाइल आवश्यक है। इसमें प्रीहीट तापमान और समय, सोक समय, पीक तापमान, लिक्विडस से ऊपर समय (टीएएल), और कूलिंग दर शामिल हैं। इस प्रोफाइल का पालन थर्मल शॉक को रोकता है और विश्वसनीय सोल्डर जोड़ सुनिश्चित करता है।

6.2 Precautions

सामान्य सावधानियों में शामिल हैं: एलईडी लेंस पर यांत्रिक तनाव से बचना, हैंडलिंग के दौरान ईएसडी सुरक्षा का उपयोग करना (क्योंकि एलईडी इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशील होते हैं), और ऑप्टिकल सतह पर किसी भी प्रदूषण को रोकना। थ्रू-होल पार्ट्स के लिए, लीड बेंडिंग पैकेज बॉडी से पर्याप्त दूरी पर की जानी चाहिए।

6.3 भंडारण की शर्तें

एलईडी को ठंडे, शुष्क वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए, आमतौर पर एक निर्दिष्ट तापमान और आर्द्रता सीमा के भीतर। उन्हें अक्सर एक डिसिकेंट के साथ नमी-संवेदनशील पैकेजिंग में आपूर्ति की जाती है, और यदि पैकेजिंग लंबे समय तक खुली रही है तो उपयोग से पहले बेकिंग की आवश्यकता हो सकती है।

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

पीडीएफ अंश स्पष्ट रूप से पैकेजिंग तत्वों को सूचीबद्ध करता है, जो प्रदान की गई सामग्री का एक प्रमुख हिस्सा है।

7.1 पैकेजिंग विशिष्टता

पैकेजिंग पदानुक्रम को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

• इलेक्ट्रोस्टैटिक बैग: प्राथमिक कंटेनर, जिसे घटकों को इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) और नमी से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
• आंतरिक कार्टन: एक बॉक्स या ट्रे जो कई ESD बैग या घटकों के रील रखती है।
• बाहरी कार्टन: मास्टर शिपिंग कार्टन जिसमें कई आंतरिक कार्टन होते हैं।

7.2 पैकिंग मात्रा

प्रति ESD बैग, प्रति आंतरिक कार्टन और प्रति बाहरी कार्टन में LED घटकों की विशिष्ट मात्रा निर्दिष्ट की जानी चाहिए। SMD भागों के लिए रील पर सामान्य मात्राएँ 1000, 2000, या 5000 टुकड़ों के गुणज में होती हैं, या थोक पैकेजिंग के लिए विशिष्ट गिनती होती है।

7.3 लेबलिंग जानकारी

प्रत्येक पैकेजिंग स्तर पर एक लेबल होना चाहिए जो पार्ट नंबर, मात्रा, डेट कोड, लॉट नंबर और ESD/नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL) को इंगित करता है।

7.4 मॉडल नंबर नामकरण नियम

पूर्ण पार्ट नंबर आमतौर पर प्रमुख विशेषताओं को एनकोड करता है। उदाहरण के लिए, एक मॉडल नंबर पैकेज आकार, चरम तरंग दैर्ध्य, देखने का कोण और फ्लक्स बिन को इंगित कर सकता है। "IR940-45D" जैसा कोड एक IR LED, 940nm, 45-डिग्री व्यूइंग एंगल और एक विशिष्ट रेडिएंट इंटेंसिटी बिन 'D' का संकेत दे सकता है।

8. अनुप्रयोग अनुशंसाएँ

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह 940nm IR LED उपयुक्त है:

• इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल: टीवी, ऑडियो सिस्टम और सेट-टॉप बॉक्स के लिए।
• प्रॉक्सिमिटी और प्रेजेंस सेंसर: स्मार्टफोन, उपकरणों और स्वचालित नल में।
• नाइट विजन इल्युमिनेशन: सुरक्षा और निगरानी प्रणालियों में आईआर-संवेदनशील कैमरों के साथ जोड़ा गया।
• ऑप्टिकल स्विच और एनकोडर: स्थिति या घूर्णन का पता लगाने के लिए।
• डेटा ट्रांसमिशन: लघु-श्रेणी वायरलेस संचार के लिए IrDA-अनुपालन उपकरणों में।

8.2 Design Considerations

ड्राइवर सर्किट: स्थिर आउटपुट, विशेष रूप से तापमान परिवर्तनों पर, एक श्रृंखला रोकनेवाला के साथ वोल्टेज स्रोत की तुलना में एक स्थिर धारा स्रोत की सिफारिश की जाती है। ड्राइवर को LED की अग्र धारा के लिए रेटेड होना चाहिए।
ऑप्टिकल डिज़ाइन: एलईडी और लक्ष्य के बीच लेंस या कवर सामग्री 940nm प्रकाश के लिए पारदर्शी होनी चाहिए। कई प्लास्टिक उपयुक्त हैं, लेकिन कुछ प्रकार के ग्लास या रंगीन सामग्री सिग्नल को कमजोर कर सकते हैं।
हीट सिंकिंग: उच्च निरंतर धाराओं पर संचालित होने पर पर्याप्त पीसीबी कॉपर क्षेत्र या एक बाहरी हीटसिंक सुनिश्चित करें।
रिसीवर मिलान: फोटोडिटेक्टर (जैसे, फोटोट्रांजिस्टर, फोटोडायोड) की चरम संवेदनशीलता लगभग 940nm पर होनी चाहिए। एलईडी के स्पेक्ट्रम से मेल खाने वाला एक ऑप्टिकल फिल्टर परिवेशी प्रकाश को अवरुद्ध करके सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार कर सकता है।

9. Technical Comparison

अन्य IR एलईडी की तुलना में, 940nm घटक विशिष्ट लाभ और समझौते प्रदान करता है।

vs. 850nm IR एलईडी: 850nm एलईडी अक्सर समान विद्युत इनपुट के लिए थोड़ा अधिक विकिरण आउटपुट प्रदान करती हैं, क्योंकि उस तरंगदैर्ध्य पर सामग्री दक्षता बेहतर होती है। हालांकि, 850nm एक हल्की लाल चमक उत्सर्जित करता है जो अंधेरी परिस्थितियों में दिखाई दे सकती है, जो गुप्त अनुप्रयोगों के लिए अवांछनीय हो सकती है। 940nm लगभग अदृश्य है, जो इसे गुप्त प्रकाश व्यवस्था के लिए श्रेष्ठ बनाता है।

बनाम दृश्यमान एलईडी: प्राथमिक अंतर तरंगदैर्ध्य है। आईआर एलईडी उपयोगकर्ताओं के लिए अदृश्य कार्यक्षमता सक्षम करते हैं, जिससे स्वचालित संचालन (सेंसर) या नियंत्रण (रिमोट) जैसी सुविधाएँ बिना विचलित करने वाली रोशनी उत्सर्जित किए संभव होती हैं।

10. Frequently Asked Questions (FAQs)

Q: चोटी की तरंगदैर्ध्य 940nm महत्वपूर्ण क्यों है?
A: यह सामान्य सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर्स की उच्च संवेदनशीलता सीमा से मेल खाती है, जबकि दृश्य प्रकाश उत्सर्जन को न्यूनतम करती है, जिससे यह सेंसर और गुप्त प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनती है।

Q: मैं इस LED को कैसे चलाऊं?
A: एक स्थिर धारा ड्राइवर सर्किट का उपयोग करें। एक सरल कार्यान्वयन एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के साथ एक वोल्टेज स्रोत है, जिसकी गणना एलईडी के विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) और पूर्ण डेटाशीट से वांछित फॉरवर्ड करंट (If) का उपयोग करके की जाती है: R = (Vsource - Vf) / If.

Q: क्या मैं इस एलईडी से प्रकाश देख सकता हूँ?
A: 940nm तरंगदैर्ध्य अधिकांश मनुष्यों के लिए दृश्यमान स्पेक्ट्रम से बाहर है। कुछ व्यक्ति अत्यधिक अंधेरी परिस्थितियों में बहुत गहरी लाल चमक महसूस कर सकते हैं, लेकिन यह काफी हद तक अदृश्य है। हालाँकि, एक स्मार्टफोन कैमरा आमतौर पर इसे स्पष्ट रूप से देख सकता है, क्योंकि कैमरा सेंसर नियर-आईआर के प्रति संवेदनशील होते हैं।

Q: इलेक्ट्रोस्टैटिक बैग का उद्देश्य क्या है?
A: यह LED को इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) से बचाता है, जो अर्धचालक जंक्शन को नुकसान पहुंचा सकता है, भले ही व्यक्ति को डिस्चार्ज महसूस न हो।

11. व्यावहारिक उपयोग के मामले

Case Study 1: Automatic Soap Dispenser. एक 940nm IR LED को एक फोटोट्रांजिस्टर के साथ जोड़कर एक प्रॉक्सिमिटी सेंसर बनाया जाता है। LED लगातार एक अदृश्य किरण पुंज उत्सर्जित करती है। जब हाथ किरण पुंज को अवरुद्ध करता है, तो पहचाने गए प्रकाश में परिवर्तन पंप मोटर को सक्रिय कर देता है। 940nm तरंगदैर्ध्य यह सुनिश्चित करता है कि संचालन निर्बाध हो और बिना किसी दृश्य प्रकाश संकेत के।

केस स्टडी 2: लॉन्ग-रेंज टीवी रिमोट। एक यूनिवर्सल रिमोट कंट्रोल में 940nm एलईडी की एक सरणी का उपयोग किया जाता है। उच्च विकिरण तीव्रता (उचित बिनिंग और ड्राइव करंट द्वारा सुनिश्चित) सिग्नल को विस्तृत कोणों और अधिक दूरी से टीवी सेंसर तक पहुंचने की अनुमति देती है। दृश्य प्रकाश की अनुपस्थिति एक अंधेरे होम थिएटर में ध्यान भंग होने से रोकती है।

12. सिद्धांत परिचय

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड है। जब फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन सक्रिय क्षेत्र में p-क्षेत्र के होल्स के साथ पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन प्रक्रिया फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। उत्सर्जित फोटॉन की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य LED के निर्माण में प्रयुक्त अर्धचालक सामग्री (आमतौर पर 940nm के लिए एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड - AlGaAs) की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। एक बड़ी बैंडगैप छोटी तरंगदैर्ध्य (नीली रोशनी) का परिणाम देती है, और एक छोटी बैंडगैप लंबी तरंगदैर्ध्य (लाल या अवरक्त प्रकाश) का परिणाम देती है। 940nm आउटपुट इस विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा को प्राप्त करने के लिए अर्धचालक संरचना को इंजीनियर करने का प्रत्यक्ष परिणाम है।

13. विकास प्रवृत्तियाँ

आईआर एलईडी का क्षेत्र उच्च दक्षता, छोटे पैकेज और अधिक एकीकरण की मांगों से प्रेरित है।

बढ़ी हुई दक्षता: अनुसंधान आंतरिक क्वांटम दक्षता (इलेक्ट्रॉन-होल पुनर्संयोजन का वह प्रतिशत जो फोटॉन उत्पन्न करता है) और प्रकाश निष्कर्षण दक्षता (उत्पन्न फोटॉनों को अर्धचालक सामग्री से बाहर निकालना) में सुधार पर केंद्रित है। इससे समान विद्युत इनपुट के लिए उच्च विकिरण आउटपुट प्राप्त होता है, जिससे पोर्टेबल उपकरणों में बैटरी जीवन लंबा होता है।

लघुरूपण: छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स की ओर रुझान, प्रदर्शन को बनाए रखते हुए या सुधारते हुए, IR LEDs का विकास और छोटे सतह-माउंट पैकेजों (जैसे, 0402, 0201 मीट्रिक आकार) में करने को प्रेरित करता है।

एकीकृत समाधान: IR LED, फोटोडिटेक्टर और नियंत्रण तर्क को एक ही मॉड्यूल या चिप में संयोजित करने की दिशा में एक प्रवृत्ति है। यह अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए डिज़ाइन को सरल बनाता है, PCB फुटप्रिंट को कम करता है, और मेल खाने वाली प्रकाशीय विशेषताओं को सुनिश्चित करके सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार करता है।

नई तरंगदैर्ध्य: जबकि 850nm और 940nm प्रभावी हैं, विशेष अनुप्रयोगों जैसे स्पेक्ट्रोस्कोपी, गैस संवेदन और प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करने वाले ऑप्टिकल संचार के लिए अन्य तरंगदैर्ध्य विकसित किए जा रहे हैं।