इन्फ्रारेड एलईडी डिवाइस स्पेसिफिकेशन शीट - पीक वेवलेंथ 940nm - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक इन्फ्रारेड (IR) लाइट एमिटिंग डायोड (LED) डिवाइस की तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है। यह डिवाइस मुख्य रूप से ऐसी प्रणालियों में उपयोग के लिए है जिन्हें अदृश्य प्रकाश स्रोत की आवश्यकता होती है, जैसे रिमोट कंट्रोल, प्रॉक्सिमिटी सेंसर और नाइट विज़न प्रकाश व्यवस्था। इस डिवाइस का मुख्य लाभ इसकी विशिष्ट चरम तरंगदैर्ध्य है, जिसे सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टरों के साथ संगतता के लिए अनुकूलित किया गया है और मानव आँख के लिए इसकी दृश्यता अत्यंत कम है। लक्षित बाजारों में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक स्वचालन, सुरक्षा प्रणालियाँ और ऐसे ऑटोमोटिव अनुप्रयोग शामिल हैं जिन्हें विश्वसनीय इन्फ्रारेड सिग्नल ट्रांसमिशन या संवेदन की आवश्यकता होती है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

प्रदान किए गए डेटा इस इन्फ्रारेड LED की एक महत्वपूर्ण फोटोमेट्रिक पैरामीटर को निर्दिष्ट करते हैं।

2.1 ल्यूमिनस विशेषताएँ

परिभाषित सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर चरम तरंगदैर्ध्य (λp) है।

• चरम तरंगदैर्ध्य (λp):940 नैनोमीटर (nm)। यह मान एलईडी द्वारा विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में अधिकतम प्रकाश शक्ति उत्सर्जित करने के विशिष्ट बिंदु को दर्शाता है। 940nm तरंगदैर्ध्य पूरी तरह से निकट-अवरक्त (NIR) सीमा में स्थित है। यह तरंगदैर्ध्य विशेष रूप से लाभप्रद है क्योंकि यह सामान्य सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर की चरम संवेदनशीलता से अच्छी तरह मेल खाता है, जिससे कुशल सिग्नल प्रसारण और प्राप्ति सुनिश्चित होती है। इसके अलावा, 850nm जैसी छोटी अवरक्त तरंगदैर्ध्य की तुलना में, 940nm प्रकाश मंद लाल रोशनी के रूप में कम दिखाई देता है, जो इसे गुप्त अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है।

अवरक्त एलईडी के अन्य विशिष्ट फोटोमेट्रिक मापदंड, जैसे विकिरण तीव्रता (इकाई: मिलीवाट प्रति स्टेरेडियन, mW/sr), देखने का कोण (इकाई: डिग्री), और विशिष्ट धारा पर अग्र वोल्टेज, अंश में स्पष्ट रूप से प्रदान नहीं किए गए हैं, लेकिन पूर्ण सर्किट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

2.2 विद्युत पैरामीटर

हालांकि प्रदान किए गए पाठ में विशिष्ट संख्यात्मक मान सूचीबद्ध नहीं हैं, लेकिन इन्फ्रारेड एलईडी का विद्युतीय व्यवहार कुछ महत्वपूर्ण मापदंडों द्वारा परिभाषित होता है जिन पर डिजाइनर को विचार करना चाहिए।

• Forward voltage (Vf):यह एलईडी के सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप है जब उसमें फॉरवर्ड करंट प्रवाहित होता है। गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) आधारित एक सामान्य इन्फ्रारेड एलईडी के लिए, इसके नाममात्र फॉरवर्ड करंट पर, यह मान आमतौर पर 1.2V से 1.6V के बीच होता है।
• Forward current (If):अनुशंसित निरंतर कार्य धारा। अधिकतम रेटेड फॉरवर्ड करंट से अधिक होने पर प्रदर्शन में तेजी से गिरावट या विनाशकारी विफलता हो सकती है।
• Reverse voltage (Vr):LED जब गैर-चालन दिशा में बायस्ड होता है तो वह अधिकतम वोल्टेज सहन कर सकता है। इन्फ्रारेड LED में आमतौर पर बहुत कम रिवर्स वोल्टेज रेटिंग होती है (आमतौर पर लगभग 5V), और वे रिवर्स वोल्टेज स्पाइक्स से क्षतिग्रस्त होने के प्रति संवेदनशील होते हैं।
• बिजली की खपत:गर्मी और प्रकाश में परिवर्तित कुल विद्युत शक्ति (Vf * If)। अत्यधिक गर्म होने से रोकने के लिए उचित थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होती है।

2.3 थर्मल विशेषताएँ

एलईडी के जीवनकाल और स्थिर प्रदर्शन के लिए थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है।

• जंक्शन तापमान (Tj):सेमीकंडक्टर चिप के सक्रिय क्षेत्र का तापमान। अधिकतम अनुमेय जंक्शन तापमान एक महत्वपूर्ण सीमा है।
• थर्मल प्रतिरोध (Rθj-a):यह पैरामीटर डिग्री सेल्सियस प्रति वाट (°C/W) में मापा जाता है और एलईडी जंक्शन से परिवेशी वायु में ऊष्मा हस्तांतरण की दक्षता को दर्शाता है। कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय क्षमता को इंगित करता है। पैकेज डिज़ाइन का इस मान पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
• डेरेटिंग वक्र:एक ग्राफ जो दर्शाता है कि परिवेश के तापमान या जंक्शन तापमान बढ़ने पर अधिकतम अनुमत फॉरवर्ड करंट कैसे कम हो जाता है। विश्वसनीयता के लिए इन सीमाओं के भीतर संचालन महत्वपूर्ण है।

3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण

बड़े पैमाने पर LED निर्माण से महत्वपूर्ण मापदंडों में भिन्नता उत्पन्न होती है। बिनिंग मापित प्रदर्शन के आधार पर घटकों को विभिन्न समूहों (बिन) में वर्गीकृत करने की प्रक्रिया है, ताकि अंतिम उपयोगकर्ता को सुसंगतता सुनिश्चित की जा सके।

3.1 तरंगदैर्ध्य ग्रेडिंग

इस 940nm इन्फ्रारेड LED के लिए, घटकों का उनकी वास्तविक पीक वेवलेंथ के आधार पर परीक्षण और बिनिंग किया जाएगा। उदाहरण के लिए, बिन को 935-940nm, 940-945nm आदि के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। यदि एप्लिकेशन को सटीक स्पेक्ट्रल मिलान की आवश्यकता है, तो यह डिजाइनर को कम वेवलेंथ सहनशीलता वाला LED चुनने की अनुमति देता है।

3.2 विकिरण तीव्रता/प्रकाश शक्ति ग्रेडिंग

LED को भी उनके विकिरण आउटपुट के आधार पर श्रेणीबद्ध किया जाता है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जिन्हें एकसमान चमक या विशिष्ट सिग्नल तीव्रता की आवश्यकता होती है। श्रेणियाँ मानकीकृत परीक्षण धारा पर न्यूनतम और अधिकतम विकिरण तीव्रता मानों द्वारा परिभाषित की जाती हैं (उदाहरण के लिए, 20-25 mW/sr, 25-30 mW/sr)।

3.3 अग्र वोल्टेज ग्रेडिंग

करंट लिमिटिंग सर्किट डिज़ाइन को सरल बनाने और समानांतर ऐरे में एकरूप व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए, एलईडी को फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) के आधार पर बिन में बांटा जाता है। सामान्य बिन Vf को 1.2V-1.3V, 1.3V-1.4V आदि श्रेणियों में समूहित कर सकते हैं।

4. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

ग्राफिकल डेटा विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत डिवाइस के व्यवहार को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

4.1 करंट-वोल्टेज (I-V) विशेषता वक्र

यह वक्र फॉरवर्ड करंट (If) और फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) के बीच संबंध दर्शाता है। यह एक विशिष्ट डायोड घातीय संबंध प्रदर्शित करता है। इस वक्र का उपयोग ऑपरेटिंग पॉइंट निर्धारित करने और उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर या ड्राइव सर्किट डिजाइन करने के लिए किया जाता है। वह वोल्टेज जहां करंट तेजी से बढ़ना शुरू होता है ("निक-इन" वोल्टेज) एक महत्वपूर्ण विशेषता है।

4.2 तापमान निर्भरता

कई वक्र तापमान प्रभाव को दर्शाते हैं।

• Forward Voltage vs. Temperature:आमतौर पर यह दिखाया जाता है कि Vf जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ रैखिक रूप से घटता है (इन्फ्रारेड LED के लिए, लगभग -2mV/°C)। यह कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर के लिए महत्वपूर्ण है।
• Radiant Intensity vs. Temperature:दर्शाता है कि तापमान बढ़ने पर प्रकाश आउटपुट कैसे कम होता है। उच्च तापमान वाले वातावरण में संचालित होने वाले अनुप्रयोगों के लिए यह डेरेटिंग महत्वपूर्ण है।
• सापेक्ष वर्णक्रमीय वितरण बनाम तापमान:दर्शाता है कि तापमान बढ़ने पर पीक वेवलेंथ कैसे हल्का सा शिफ्ट होता है (आमतौर पर लंबी वेवलेंथ की ओर)।

4.3 स्पेक्ट्रम वितरण

यह ग्राफ सापेक्ष विकिरण शक्ति और तरंगदैर्ध्य के बीच संबंध दर्शाता है। यह 940nm पर शिखर और स्पेक्ट्रम बैंडविड्थ (आमतौर पर फुल विड्थ हाफ मैक्सिमम, या FWHM, जो इन्फ्रारेड LED के लिए आमतौर पर लगभग 40-50nm होता है) दिखाता है। संकीर्ण बैंडविड्थ इंगित करती है कि प्रकाश मोनोक्रोमैटिक के अधिक निकट है।

5. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी

प्रदान किया गया अंश विशिष्ट पैकेजिंग विवरण शामिल करता है।

5.1 Packaging Level

यह घटक एक बहु-परत पैकेजिंग प्रणाली द्वारा संरक्षित है:

• इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा बैग:एकल LED घटक या रील को संग्रहीत करने के लिए प्राथमिक कंटेनर। हैंडलिंग और भंडारण के दौरान इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज से क्षति को रोकने के लिए यह बैग इलेक्ट्रोस्टैटिक डिसिपेटिव सामग्री से बना है।
• आंतरिक बॉक्स:एक छोटा बॉक्स या ट्रे जिसमें कई ESD बैग या रील रखे जाते हैं, जो भौतिक संरचना और अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करता है।
• बाहरी बॉक्स:परिवहन के लिए प्राथमिक कंटेनर, जिसमें कई आंतरिक बॉक्स होते हैं। इसे परिवहन और भंडारण के दौरान मजबूती बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

5.2 पैकेजिंग मात्रा

दस्तावेज़ स्पष्ट रूप से "पैकेजिंग मात्रा" को एक महत्वपूर्ण पैरामीटर के रूप में सूचीबद्ध करता है। यह एक मानक शिपिंग इकाई में निहित व्यक्तिगत एलईडी घटकों की संख्या को संदर्भित करता है (उदाहरण के लिए, प्रति रील, प्रति ट्यूब या आंतरिक बॉक्स में प्रति पाउच की संख्या)। सरफेस माउंट डिवाइस के लिए, सामान्य मात्राएँ प्रति रील 1000, 2000 या 5000 टुकड़े हैं।

5.3 भौतिक आयाम और ध्रुवीयता

हालांकि सटीक आयाम प्रदान नहीं किए गए हैं, लेकिन एक विशिष्ट इन्फ्रारेड LED पैकेज (जैसे 3mm या 5mm थ्रू-होल LED, या 0805, 1206 जैसे सरफेस माउंट पैकेज) के लिए विस्तृत यांत्रिक चित्र उपलब्ध होते हैं। यह चित्र बॉडी की लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, लीड पिच और लीड आयाम निर्दिष्ट करता है। महत्वपूर्ण रूप से, इसमें ध्रुवता पहचान शामिल होती है, जो आमतौर पर लेंस पर एक सपाट किनारे, छोटे लीड, पैकेज पर एक बिंदु या पैड पर विशिष्ट चिह्न के माध्यम से कैथोड (नकारात्मक टर्मिनल) को इंगित करती है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

सही असेंबली विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण है।

6.1 रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल

सरफेस माउंट इन्फ्रारेड LED के लिए, अनुशंसित रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफाइल का पालन करना आवश्यक है। इसमें शामिल हैं:

• प्रीहीट/तापन दर:आमतौर पर थर्मल शॉक से बचने के लिए प्रति सेकंड 1-3°C।
• सोक ज़ोन:सोल्डर लिक्विडस तापमान से नीचे एक निश्चित समय तक रखना, ताकि फ्लक्स सक्रिय हो और सर्किट बोर्ड का तापमान समान रूप से वितरित हो।
• रिफ्लो (लिक्विडस) ज़ोन:पीक तापमान, जो सोल्डर को पिघलाने के लिए पर्याप्त उच्च होना चाहिए (उदाहरण: SAC305 के लिए 240-250°C), लेकिन LED को नुकसान पहुँचाने से बचने के लिए पर्याप्त निम्न और समय सीमित होना चाहिए (आमतौर पर अधिकतम पैकेज बॉडी तापमान 260°C, 10 सेकंड तक)।
• शीतलन दर:नियंत्रित शीतलन प्रक्रिया, जो सोल्डर जोड़ों को ठीक से ठोस बनाती है।

6.2 प्रमुख ध्यान देने योग्य बातें

• ESD सुरक्षा:घटकों को संभालते समय हमेशा एक ESD-सुरक्षित वातावरण में ग्राउंडिंग कलाई पट्टी और प्रवाहकीय चटाई का उपयोग करें।
• नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL):यदि लागू हो, तो पैकेज में MSL रेटिंग (जैसे, MSL 3) होगी। अपनी वर्कशॉप लाइफ से अधिक समय तक रखे गए घटकों को "पॉपकॉर्न" प्रभाव क्षति को रोकने के लिए रिफ्लो से पहले बेक किया जाना चाहिए।
• सफाई:केवल संगत सफाई विलायक का उपयोग करें ताकि LED लेंस या एपॉक्सी को नुकसान न पहुंचे।
• यांत्रिक तनाव:प्लेसमेंट या परीक्षण के दौरान LED लेंस पर सीधा दबाव डालने से बचें।

6.3 भंडारण की शर्तें

घटकों को उनके मूल अनओपन्ड ESD बैग में, एक नियंत्रित वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए। अनुशंसित शर्तें आमतौर पर 5°C से 30°C के बीच तापमान और 60% से कम सापेक्ष आर्द्रता होती हैं। सीधी धूप, संक्षारक गैसों या अत्यधिक धूल के संपर्क में आने से बचें।

7. पैकेजिंग और आर्डर जानकारी

दस्तावेज़ के जीवनचक्र डेटा "संशोधन: 5" और "मान्यता: स्थायी" दर्शाते हैं, जो इंगित करता है कि यह 27 मई 2013 को जारी एक स्थिर, गैर-उत्पादन-बंद नियंत्रित दस्तावेज़ है। पैकेजिंग विनिर्देश खंड 5.1 में स्पष्ट रूप से परिभाषित हैं। ऑर्डर कोड या मॉडल आमतौर पर एक नामकरण समझौते का पालन करते हैं जो मुख्य विशेषताओं को एन्कोड करता है, जैसे पैकेज प्रकार, तरंगदैर्ध्य ग्रेड, तीव्रता ग्रेड और पैकेजिंग मात्रा (उदाहरण के लिए, "IR940-SMD1206-B2-2K" एक 1206 पैकेज्ड 940nm इन्फ्रारेड एलईडी, तीव्रता ग्रेड B2, 2000 पीस रील के रूप में आपूर्ति को दर्शा सकता है)।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल:टेलीविजन, साउंड सिस्टम और सेट-टॉप बॉक्स के लिए उपयोग किया जाता है। 940nm तरंगदैर्ध्य उद्योग मानक है।
• प्रॉक्सिमिटी और प्रेजेंस सेंसर:स्मार्टफोन में कॉल के दौरान टचस्क्रीन को अक्षम करने, ऑटोमैटिक वॉटर टैप और सुरक्षा लाइट स्विच के लिए उपयोग किया जाता है।
• वस्तु गणना और पहचान:वेंडिंग मशीन, औद्योगिक असेंबली लाइन और प्रिंटिंग उपकरणों के लिए।
• रात्रि दृष्टि प्रकाश:इन्फ्रारेड संवेदनशील कैमरों के साथ युग्मित, कम रोशनी की स्थितियों में निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।
• ऑप्टिकल डेटा ट्रांसमिशन:लघु दूरी, कम गति वाले सीरियल संचार (IrDA) या औद्योगिक डेटा लिंक के लिए उपयोग किया जाता है।

8.2 डिज़ाइन विचार

• ड्राइवर सर्किट:हमेशा श्रृंखला में करंट-सीमित रोकनेवाला या स्थिर-धारा ड्राइवर का उपयोग करें। LED को सीधे वोल्टेज स्रोत से कभी न जोड़ें।
• ताप प्रबंधन:For high current operation or high ambient temperatures, ensure sufficient PCB copper area or an external heat sink to manage the thermal resistance of the LED.
• Optical Design:Consider the viewing angle of the LED. Use lenses or reflectors as needed by the application to collimate or diffuse the light beam.
• फोटोडिटेक्टर मिलान:सुनिश्चित करें कि चयनित फोटोडिटेक्टर (फोटोडायोड, फोटोट्रांजिस्टर) 940nm पर उच्च संवेदनशीलता रखता है। यदि परिवेशी प्रकाश व्यतिकरण गंभीर है, तो दृश्य प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए इन्फ्रारेड फिल्टर का उपयोग करें।
• विद्युत शोर प्रतिरोध क्षमता:सेंसर अनुप्रयोगों में, मॉड्यूलेटेड इन्फ्रारेड सिग्नल (उदाहरण के लिए, 38kHz वाहक का उपयोग करके) का उपयोग करना और ट्यून्ड रिसीवर का उपयोग करके सूर्य के प्रकाश या फ्लोरोसेंट लाइट से होने वाले परिवेशी प्रकाश व्यवधान को दबाना।

9. तकनीकी तुलना

अन्य इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतों की तुलना में, इस 940nm LED के विशिष्ट लाभ हैं।

• 850nm इन्फ्रारेड LED के साथ तुलना:940nm प्रकाश की दृश्यता बहुत कम होती है, जो इसे केवल मामूली लाल चमक के रूप में दिखाती है, जिससे यह गुप्त निगरानी के लिए अधिक श्रेष्ठ है। हालाँकि, सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर की संवेदनशीलता 940nm पर 850nm की तुलना में थोड़ी कम होती है, और वायुमंडलीय अवशोषण भी थोड़ा अधिक होता है।
• तापदीप्त इन्फ्रारेड लैंप के साथ तुलना:LED की दक्षता काफी अधिक होती है, प्रतिक्रिया समय तेज़ होता है (उच्च गति मॉड्यूलेशन का समर्थन करता है), यांत्रिक शक्ति अधिक होती है, और कार्य जीवन काफी लंबा होता है (दसियों हज़ार घंटे)।
• लेज़र डायोड के साथ तुलना:LED में व्यापक स्पेक्ट्रम आउटपुट और बड़ा उत्सर्जन क्षेत्र होता है, जो सामान्य प्रकाश व्यवस्था और संवेदन के लिए उपयोग में आसान विसरित प्रकाश पुंज उत्पन्न करता है। वे कहीं अधिक सस्ते भी होते हैं और लेज़र डायोड की जटिल ड्राइव एवं सुरक्षा सर्किटरी की आवश्यकता नहीं होती।

10. सामान्य प्रश्न (FAQ)

Q1: 940nm शिखर तरंगदैर्ध्य का उद्देश्य क्या है?
A1: 940nm तरंगदैर्ध्य इष्टतम है क्योंकि यह सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर की संवेदनशीलता से अच्छी तरह मेल खाती है, साथ ही यह मानव आंखों के लिए लगभग अदृश्य है, जिससे यह गुप्त संवेदन और रिमोट कंट्रोल अनुप्रयोगों के लिए आदर्श विकल्प बन जाती है।

Q2: सही करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर मान कैसे निर्धारित करें?
A2: ओम के नियम का उपयोग करें: R = (पावर सप्लाई वोल्टेज - Vf) / If. आपको अपना पावर सप्लाई वोल्टेज (Vsupply), LED डेटाशीट या बिनिंग से फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf), और आवश्यक फॉरवर्ड करंट (If) जानना होगा। हमेशा सुनिश्चित करें कि रेसिस्टर की पावर रेटिंग (P = (Vsupply - Vf) * If) पर्याप्त है।

Q3: क्या मैं इस LED का उपयोग बाहरी स्थानों में कर सकता हूँ?
A3: हाँ, लेकिन सावधानी बरतें। एपॉक्सी लेंस लंबे समय तक यूवी एक्सपोजर से खराब हो सकता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात, तेज धूप में मजबूत इन्फ्रारेड घटक होते हैं जो रिसीवर को सैचुरेट कर सकते हैं। विश्वसनीय आउटडोर ऑपरेशन के लिए ऑप्टिकल फिल्टर और मॉड्यूलेटेड सिग्नल का उपयोग करना महत्वपूर्ण है।

Q4: LED के लिए ESD सुरक्षा इतनी महत्वपूर्ण क्यों है?
A4: LED में सेमीकंडक्टर जंक्शन उच्च वोल्टेज स्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति अत्यंत संवेदनशील होते हैं। ESD घटना से तत्काल प्रकाश उत्पादन में कमी, लीकेज करंट में वृद्धि या बिना किसी दृश्य क्षति के पूर्ण विफलता हो सकती है।

Q5: "पैकेजिंग मात्रा" से क्या तात्पर्य है?
A5: यह एक मानक बिक्री इकाई में प्रदान किए गए व्यक्तिगत एलईडी घटकों की संख्या निर्दिष्ट करता है, उदाहरण के लिए रील पर, ट्यूब में या एंटी-स्टैटिक बैग के अंदर की संख्या। यह उत्पादन योजना और इन्वेंट्री प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है।

11. व्यावहारिक उपयोग के उदाहरण

11.1 सरल प्रॉक्सिमिटी सेंसर

एक मूल प्रतिबिंबित सेंसर का निर्माण 940nm इन्फ्रारेड LED और फोटोट्रांजिस्टर को साथ-साथ रखकर किया जा सकता है। LED को पल्स करंट से संचालित किया जाता है। जब कोई वस्तु निकट आती है, तो यह इन्फ्रारेड प्रकाश को फोटोट्रांजिस्टर पर वापस परावर्तित करती है, जिससे इसका कलेक्टर करंट बढ़ जाता है। फिर, एक तुलनित्र सर्किट डिजिटल आउटपुट सिग्नल को ट्रिगर कर सकता है। इस डिजाइन का उपयोग प्रिंटर में पेपर डिटेक्शन और हैंड ड्रायर सक्रियण के लिए किया जाता है।

11.2 सीसीटीवी के लिए लंबी दूरी का इन्फ्रारेड इल्युमिनेटर

नाइट विजन सुरक्षा कैमरों के लिए, कई हाई-पावर 940nm LED से बने एक ऐरे का निर्माण करने की आवश्यकता होती है। LED को एक कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर द्वारा संचालित किया जाता है जो सैकड़ों मिलीएम्पियर करंट प्रदान कर सकता है। ऐरे के सामने एक फ्रेस्नेल लेंस लगाया जाता है जो प्रकाश को एक समानांतर बीम में कॉलिमेट करता है, जिससे प्रभावी प्रकाशन रेंज दसियों मीटर तक बढ़ जाती है। इस तरह के हाई-पावर डिजाइन के लिए, एक बड़े एल्यूमीनियम हीटसिंक के माध्यम से थर्मल मैनेजमेंट महत्वपूर्ण है।

12. कार्य सिद्धांत

इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डिवाइस है। जब फॉरवर्ड बायस्ड (n साइड के सापेक्ष p साइड पर पॉजिटिव वोल्टेज लगाकर) किया जाता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन p-क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं, जबकि p-क्षेत्र से होल्स n-क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। ये अल्पसंख्यक वाहक विपरीत क्षेत्रों में बहुसंख्यक वाहकों के साथ पुनर्संयोजन करते हैं। इन्फ्रारेड LED में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले प्रत्यक्ष बैंडगैप सेमीकंडक्टर (जैसे गैलियम आर्सेनाइड (GaAs)) में, यह पुनर्संयोजन घटना फोटॉन (प्रकाश कण) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य (रंग) सेमीकंडक्टर सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा (Eg) द्वारा निर्धारित होती है, सूत्र λ = hc/Eg के अनुसार, जहाँ h प्लैंक स्थिरांक है और c प्रकाश की गति है। सेमीकंडक्टर मिश्र धातु संरचना (उदाहरण के लिए, AlGaAs या InGaAs का उपयोग करके) को समायोजित करके, बैंडगैप और इस प्रकार उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे यहाँ निर्दिष्ट 940nm आउटपुट उत्पन्न होता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

इन्फ्रारेड LED प्रौद्योगिकी का क्षेत्र निरंतर विकसित हो रहा है। मुख्य रुझानों में शामिल हैं:

• शक्ति और दक्षता में वृद्धि:सामग्री विज्ञान और पैकेजिंग में निरंतर सुधार से उच्च विकिरण प्रवाह और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता वाले अवरक्त एलईडी विकसित हो रहे हैं, जिससे समान इनपुट शक्ति पर उपकरण छोटे या प्रकाशन दूरी अधिक हो रही है।
• लघुरूपण:छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स की मांग अवरक्त एलईडी को छोटे सतह माउंट पैकेज (जैसे 0402, 0201) और चिप स्केल पैकेज (CSP) में ले जा रही है।
• एकीकृत समाधान:प्रवृत्ति यह है कि इन्फ्रारेड एलईडी, फोटोडिटेक्टर, ड्राइवर सर्किट और सिग्नल प्रोसेसिंग (जैसे परिवेश प्रकाश दमन) को एकल मॉड्यूल या सिस्टम-इन-पैकेज (SiP) में एकीकृत किया जाए, जिससे अंतिम उपयोगकर्ता का डिज़ाइन सरल हो जाए।
• नई तरंगदैर्ध्य की ओर विस्तार:हालांकि 850nm और 940nm प्रमुख हैं, लेकिन विशेष अनुप्रयोगों के लिए, जैसे मानव-नेत्र-सुरक्षा लिडार के लिए 1050nm या गैस सेंसिंग के लिए विशिष्ट बैंड, अन्य अवरक्त तरंगदैर्ध्य में रुचि बढ़ रही है।
• बेहतर थर्मल प्रबंधन:कम थर्मल प्रतिरोध वाली नई पैकेजिंग डिज़ाइन और बेहतर तापीय चालकता वाली सामग्रियाँ एलईडी के जीवनकाल को बढ़ा रही हैं और उच्च ड्राइव करंट का समर्थन कर रही हैं।