Infrared MIDLED HIR89-01C/1R डेटाशीट - 3.0x2.8x1.9mm - 1.55V - 850nm - 100mW - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

HIR89-01C/1R एक मिनिएचर सरफेस-माउंट इन्फ्रारेड (IR) एमिटिंग डायोड है जो MIDLED पैकेज का उपयोग करता है। इसका प्राथमिक कार्य 850 नैनोमीटर (nm) की चरम तरंगदैर्ध्य पर अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित करना है, जो सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर के साथ संगतता के लिए वर्णक्रमीय रूप से अनुकूलित है। यह इसे विभिन्न गैर-दृश्य प्रकाश संवेदन और संचार प्रणालियों में एक मौलिक घटक बनाता है।

यह उपकरण GaAlAs (गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड) चिप सामग्री से निर्मित है, जो एक वाटर-क्लियर लेंस पैकेज में रखा गया है। प्रमुख डिजाइन लाभों में कम फॉरवर्ड वोल्टेज शामिल है, जो ऊर्जा दक्षता में योगदान देता है, और अपेक्षाकृत संकीर्ण 30-डिग्री व्यूइंग एंगल है, जो निर्देशित IR उत्सर्जन की अनुमति देता है। उत्पाद आधुनिक पर्यावरणीय और सुरक्षा मानकों का पालन करता है, Pb-मुक्त है, EU REACH नियमों का अनुपालन करता है, और हैलोजन-मुक्त के रूप में वर्गीकृत है।

1.1 मुख्य विशेषताएं और अनुपालन

• विद्युत दक्षता: कम अग्र वोल्टेज विशेषताएँ।
• प्रकाशीय प्रदर्शन: निर्देशित उत्सर्जन के लिए 30° विशिष्ट देखने का कोण।
• पर्यावरण अनुपालन: लीड-मुक्त (Pb-free) निर्माण।
• RoHS अनुपालन: उत्पाद हानिकारक पदार्थ प्रतिबंध निर्देश का अनुपालन करता है।
• REACH अनुपालन: यूरोपीय संघ के पंजीकरण, मूल्यांकन, प्राधिकरण और रसायनों के प्रतिबंध विनियमन की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
• हैलोजन-मुक्त: Contains very low levels of bromine (Br) and chlorine (Cl), specifically Br <900 ppm, Cl <900 ppm, and Br+Cl < 1500 ppm.

2. Technical Specifications Deep Dive

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये रेटिंग्स उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इन परिस्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं है।

• Continuous Forward Current (I_F): 65 mA
• Peak Forward Current (I_FP): 200 mA (पल्स चौड़ाई ≤500μs, ड्यूटी साइकिल ≤5%)
• रिवर्स वोल्टेज (V_R): 5 V
• ऑपरेटिंग तापमान (T_opr): -40°C to +100°C
• Storage Temperature (T_stg): -40°C to +100°C
• सोल्डरिंग तापमान (T_SOL): 260°C (≤5 सेकंड के लिए)
• Power Dissipation (P_d): 100 mW (25°C या उससे कम परिवेश तापमान पर)

2.2 Electro-Optical Characteristics

ये मापदंड 25°C के मानक परिवेश तापमान पर मापे गए हैं और विशिष्ट संचालन स्थितियों में डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• Radiant Intensity (I_e): 40 से 125 mW/sr (I पर मापा गया_F=70mA, 20ms pulse). डिवाइस को रैंकों में वर्गीकृत किया गया है (C: 40-80 mW/sr, D: 63-125 mW/sr).
• Peak Wavelength (λ_p): 850 nm (typical, at I_F=100mA).
• Spectral Bandwidth (Δλ): 30 nm (typical, at I_F=100mA).
• Forward Voltage (V_F):
  • 1.40V to 1.70V (at I_F=20mA)
  • 1.55V to 1.90V (at I_F=70mA, 20ms pulse)
• Reverse Current (I_R): 10 μA maximum (at V_R=5V).
• Viewing Angle (2θ_1/2): 30° (typical, at I_F=20mA).

3. Performance Curve Analysis

डेटाशीट सर्किट डिज़ाइन और थर्मल मैनेजमेंट के लिए आवश्यक कई विशेषता वक्र प्रदान करती है।

3.1 फॉरवर्ड करंट बनाम एम्बिएंट तापमान

यह ग्राफ एम्बिएंट तापमान बढ़ने पर अधिकतम अनुमेय निरंतर फॉरवर्ड करंट के डीरेटिंग को दर्शाता है। 25°C पर 65mA से शुरू होकर, तापमान के अधिकतम ऑपरेटिंग सीमा 100°C तक पहुंचने पर करंट रेटिंग रैखिक रूप से कम होती जाती है। डिज़ाइनरों को उच्च-तापमान वातावरण में LED को ओवरड्राइव न होने देने के लिए इस वक्र का उपयोग करना चाहिए।

3.2 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)

I-V वक्र डायोड की विशिष्ट घातीय संबंध दर्शाता है। यह उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के चयन के लिए महत्वपूर्ण है। सामान्य V_F से आगे वोल्टेज में थोड़ी सी वृद्धि भी धारा में बड़ी, संभावित रूप से विनाशकारी वृद्धि का कारण बन सकती है, जो एक श्रृंखला रेसिस्टर की आवश्यकता को रेखांकित करती है।

3.3 Radiant Intensity vs. Forward Current

यह वक्र दर्शाता है कि प्रकाशिक आउटपुट (रेडिएंट इंटेंसिटी) फॉरवर्ड करंट के साथ बढ़ता है, लेकिन यह संबंध पूरी तरह से रैखिक नहीं है, विशेष रूप से उच्च धाराओं पर। यह डिजाइनरों को एक ऑपरेटिंग पॉइंट चुनने में मदद करता है जो चमक को दक्षता और डिवाइस की दीर्घायु के साथ संतुलित करता है।

3.4 Spectral Distribution

स्पेक्ट्रल प्लॉट पुष्टि करता है कि उत्सर्जन 850nm पर केंद्रित है जिसका एक विशिष्ट फुल विड्थ ऐट हाफ मैक्सिमम (FWHM) 30nm है। यह संकीर्ण बैंडविड्थ सिलिकॉन-आधारित डिटेक्टर्स की पीक संवेदनशीलता के साथ अच्छे मिलान को सुनिश्चित करती है।

3.5 सापेक्ष विकिरण तीव्रता बनाम कोणीय विस्थापन

यह ध्रुवीय आरेख 30° के दृश्य कोण को दृश्य रूप से परिभाषित करता है, जो दर्शाता है कि केंद्रीय अक्ष से ±15° पर तीव्रता अपने शिखर मान की आधी कैसे गिर जाती है। यह जानकारी प्रकाशीय प्रणाली डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है, जो बीम प्रसार और संरेखण आवश्यकताओं का निर्धारण करती है।

4. Mechanical and Package Information

4.1 Package Dimensions

HIR89-01C/1R एक कॉम्पैक्ट MIDLED सरफेस-माउंट पैकेज का उपयोग करता है। प्रमुख आयाम (मिलीमीटर में) हैं:

• कुल लंबाई: 3.0 मिमी
• कुल चौड़ाई: 2.8 मिमी
• कुल ऊंचाई: 1.9 मिमी
• लीड स्पेसिंग: 2.0 मिमी

अनिर्दिष्ट आयामों के लिए सहनशीलता ±0.1 मिमी है। पीसीबी फुटप्रिंट डिजाइन के लिए डेटाशीट में एक विस्तृत आयामित चित्र प्रदान किया गया है।

4.2 ध्रुवता पहचान

कैथोड पैकेज पर चिह्नित है। डेटाशीट में कैथोड मार्कर दिखाने वाला एक आरेख शामिल है, जो असेंबली के दौरान रिवर्स बायस कनेक्शन को रोकने के लिए सही अभिविन्यास के लिए आवश्यक है।

4.3 कैरियर टेप आयाम

डिवाइस स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली के लिए उभरे हुए कैरियर टेप पर आपूर्ति की जाती है। टेप आयाम मानक SMT उपकरणों के साथ संगत होने के लिए निर्दिष्ट हैं। प्रत्येक रील में 2000 टुकड़े होते हैं।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

5.1 रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल

A recommended Pb-free reflow soldering temperature profile is provided. Key parameters include:

• प्रीहीट और सोक ज़ोन।
• पीक तापमान 260°C से अधिक नहीं।
• लिक्विडस (आमतौर पर 217°C) से ऊपर का समय।
• शीतलन दर।

रीफ्लो सोल्डरिंग दो बार से अधिक नहीं की जानी चाहिए।

5.2 हस्त सोल्डरिंग

यदि हाथ से सोल्डरिंग आवश्यक है, तो अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए:

• Use a soldering iron with a tip temperature < 350°C.
• प्रति टर्मिनल सोल्डरिंग समय ≤ 3 सेकंड तक सीमित करें।
• 25W से कम या बराबर पावर रेटिंग वाले आयरन का उपयोग करें।
• थर्मल शॉक को रोकने के लिए प्रत्येक टर्मिनल को सोल्डर करने के बीच कम से कम 2-सेकंड का अंतराल दें।

5.3 Rework and Repair

सोल्डरिंग के बाद मरम्मत की दृढ़ता से हतोत्साहित किया जाता है। यदि अपरिहार्य हो, तो दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए डबल-हेड सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करना चाहिए, जिससे LED पैकेज पर तनाव कम से कम हो। किसी भी पुनर्कार्य के बाद डिवाइस विशेषताओं पर प्रभाव को सत्यापित किया जाना चाहिए।

6. भंडारण और हैंडलिंग सावधानियाँ

6.1 Moisture Sensitivity

LED नमी के प्रति संवेदनशील है। सावधानियों में शामिल हैं:

• उपयोग के लिए तैयार होने तक नमी-रोधी अवरोध बैग न खोलें।
• बिना खोले बैगों को ≤ 30°C और ≤ 90% सापेक्ष आर्द्रता (RH) पर संग्रहित करें।
• शिपमेंट के एक वर्ष के भीतर उपयोग करें।
• खोलने के बाद, ≤ 30°C और ≤ 70% RH पर संग्रहित करें।
• बैग खोलने के 168 घंटे (7 दिन) के भीतर सोल्डरिंग पूरी करें।
• यदि संग्रहण समय सीमा से अधिक हो जाए या डिसिकेंट नमी के प्रवेश का संकेत दे, तो उपयोग से पहले घटकों को 60 ±5°C पर 24 घंटे तक बेक करें।

6.2 Current Protection

Critical: An external current-limiting resistor is mandatory. The LED's exponential I-V characteristic means a small voltage increase can cause a large current surge, leading to immediate burnout. The resistor value must be calculated based on the supply voltage and the desired forward current, considering the V_F रेंज.

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

7.1 पैकिंग प्रक्रिया

एलईडी को एल्यूमीनियम नमी-रोधी बैग में पैक किया जाता है जिसमें नमी सोखने वाला पदार्थ होता है। बैग पर महत्वपूर्ण जानकारी लिखी होती है।

7.2 लेबल विशिष्टता

लेबल में निम्नलिखित फ़ील्ड शामिल हैं:

• CPN (ग्राहक का भाग संख्या)
• P/N (निर्माता का भाग संख्या: HIR89-01C/1R)
• QTY (मात्रा)
• CAT (Ranks, e.g., C or D for radiant intensity)
• HUE (Peak Wavelength)
• LOT No. (Traceability lot number)
• Production Origin
• Moisture Sensitivity Level (MSL)

7.3 Device Selection Guide

HIR89-01C/1R इस श्रृंखला में एकमात्र पार्ट नंबर है, जिसमें एक GaAlAs चिप और एक वॉटर-क्लियर लेंस है।

8. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग

• Infrared Sensing Systems: प्रॉक्सिमिटी सेंसर, ऑब्जेक्ट डिटेक्शन, टचलेस स्विच।
• ऑप्टिकल एनकोडर: मोटर्स में पोजीशन और स्पीड सेंसिंग।
• डेटा ट्रांसमिशन: शॉर्ट-रेंज IR डेटा लिंक (उदाहरण: रिमोट कंट्रोल, IrDA).
• मशीन विजन: IR फ़िल्टर वाले कैमरों के लिए प्रकाश व्यवस्था।
• सुरक्षा प्रणालियाँ: नाइट-विज़न कैमरों के लिए सक्रिय प्रकाश व्यवस्था।

8.2 Circuit Design Notes

1. करंट लिमिटिंग: हमेशा एक सीरीज़ रेसिस्टर का उपयोग करें। R = (V का उपयोग करके गणना करें_supply - वी_F) / मैं_F. अधिकतम V का उपयोग करें_F डेटाशीट से सभी परिस्थितियों में सुरक्षित धारा सुनिश्चित करने के लिए।
2. ड्राइव सर्किट: पल्स ऑपरेशन (जैसे, सेंसिंग, संचार) के लिए, पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल I_FP रेटिंग्स के भीतर रहने की पुष्टि करें ताकि ओवरहीटिंग से बचा जा सके।
3. थर्मल प्रबंधन: डीरेटिंग कर्व पर विचार करें। उच्च परिवेशी तापमान में या अन्य ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों वाले बोर्ड पर लगे होने पर, संचालन धारा को तदनुसार कम करें।
4. PCB लेआउट: आयाम चित्र से अनुशंसित लैंड पैटर्न का पालन करें। थर्मल या ऑप्टिकल हस्तक्षेप से बचने के लिए अन्य घटकों से पर्याप्त दूरी सुनिश्चित करें।

9. तकनीकी तुलना और पोजिशनिंग

HIR89-01C/1R एक मिनिएचर SMD पैकेज में एक सामान्य-उद्देश्य, विश्वसनीय इन्फ्रारेड एमिटर के रूप में अपनी पोजिशनिंग करता है। इसकी 850nm तरंगदैर्ध्य सिलिकॉन डिटेक्टर्स के साथ संगतता के लिए उद्योग मानक है। पुराने थ्रू-होल IR LEDs की तुलना में, इसका SMD फॉर्मेट छोटे, स्वचालित PCB असेंबली को सक्षम बनाता है। 30° व्यूइंग एंगल कई अनुप्रयोगों के लिए बीम एकाग्रता और संरेखण सहनशीलता के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। विस्तृत बिनिंग (C और D रैंक) का प्रावधान डिजाइनरों को आवश्यक आउटपुट पावर के आधार पर डिवाइस चुनने की अनुमति देता है, जो सुसंगत सेंसिंग रेंज या सिग्नल स्ट्रेंथ प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।

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

10.1 करंट-सीमित रोकनेवाला (रजिस्टर) बिल्कुल आवश्यक क्यों है?

LED की डायोड विशेषता में, एक बार फॉरवर्ड वोल्टेज पार हो जाने पर, गतिशील प्रतिरोध बहुत कम हो जाता है। बिना रोकनेवाले के, करंट केवल बिजली आपूर्ति के आंतरिक प्रतिरोध और वायरिंग द्वारा सीमित होता है, जो आमतौर पर बहुत कम होता है, जिससे विनाशकारी ओवरकरंट हो सकता है। रोकनेवाला ऑपरेटिंग करंट सेट करने के लिए एक रैखिक, पूर्वानुमेय और सुरक्षित विधि प्रदान करता है।

10.2 क्या मैं इस LED को सीधे 3.3V या 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?

नहीं। माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन में करंट सोर्सिंग/सिंकिंग सीमाएं होती हैं (अक्सर 20-40mA) जो इस LED की निरंतर रेटिंग के बराबर या उससे कम होती हैं। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि वे आवश्यक करंट लिमिटिंग प्रदान नहीं कर सकते। आपको GPIO का उपयोग एक ट्रांजिस्टर या MOSFET को नियंत्रित करने के लिए करना चाहिए, जो फिर मुख्य पावर रेल से जुड़े एक उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से LED को ड्राइव करता है।

10.3 C और D रैंक बिन में क्या अंतर है?

C और D रैंक 70mA पर मापी गई Radiant Intensity (I) की अलग-अलग सीमाएं निर्दिष्ट करते हैं।_e) C रैंक में आउटपुट रेंज कम होती है (40-80 mW/sr), जबकि D रैंक में आउटपुट रेंज अधिक होती है (63-125 mW/sr)। D रैंक डिवाइस का चयन करने से लंबी रेंज या अधिक मजबूत सिग्नल डिटेक्शन के लिए अधिक ऑप्टिकल पावर मिल सकती है, लेकिन इसकी लागत थोड़ी अधिक हो सकती है। ऑर्डर की गई विशिष्ट रैंक पैकेज लेबल पर इंगित की जाएगी।

10.4 नमी संवेदनशीलता और बेकिंग निर्देश कितने महत्वपूर्ण हैं?

अत्यंत महत्वपूर्ण। प्लास्टिक पैकेज में अवशोषित नमी उच्च-तापमान रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान वाष्पित हो सकती है, जिससे आंतरिक विस्तार, दरारें या "पॉपकॉर्निंग" हो सकती है, जो डाई या वायर बॉन्ड को क्षतिग्रस्त कर सकती है। उच्च असेंबली उपज और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए भंडारण समय का पालन करना और आवश्यकता पड़ने पर बेक-आउट प्रक्रिया करना आवश्यक है।

11. डिज़ाइन और उपयोग केस स्टडी

11.1 एक सरल प्रॉक्सिमिटी सेंसर डिज़ाइन करना

Objective: 10 सेमी के भीतर किसी वस्तु का पता लगाएं।
डिज़ाइन: HIR89-01C/1R को एक मिलाने वाले सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर के साथ जोड़ें। LED को एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से 5V सप्लाई द्वारा संचालित किया जाता है। विशिष्ट V का उपयोग करते हुए_F 1.55V, 70mA पर, प्रतिरोधक मान R = (5V - 1.55V) / 0.07A ≈ 49.3Ω है (एक मानक 51Ω प्रतिरोधक का उपयोग करें)। LED को एक विशिष्ट आवृत्ति (जैसे, 38kHz) पर एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके स्पंदित किया जाता है। फोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट उसी आवृत्ति पर ट्यून किए गए एक डिमॉड्यूलेटिंग रिसीवर IC से जुड़ा होता है। यह डिज़ाइन परिवेशी प्रकाश को अस्वीकार करता है, और किसी वस्तु की उपस्थिति को परावर्तित मॉड्यूलेटेड IR प्रकाश द्वारा पता लगाया जाता है। 30° बीम संसूचन क्षेत्र को परिभाषित करने में मदद करता है।

12. संचालन सिद्धांत

एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (IR LED) एक अर्धचालक p-n जंक्शन में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-टाइप क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-टाइप क्षेत्र से होल जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। ये आवेश वाहक सक्रिय क्षेत्र (इस मामले में GaAlAs परत) में पुनर्संयोजित होते हैं। पुनर्संयोजन के दौरान मुक्त ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में उत्सर्जित होती है। GaAlAs अर्धचालक सामग्री की विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा उत्सर्जित फोटॉन की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है, जो इस उपकरण के लिए 850nm पर निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में केंद्रित है। वाटर-क्लियर एपॉक्सी लेंस उत्सर्जित प्रकाश को निर्दिष्ट व्यूइंग एंगल में आकार देता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

Infrared LED technology continues to evolve. Trends include:

• Higher Efficiency: Development of new semiconductor materials and structures (e.g., multi-quantum wells) to achieve more optical power output per unit of electrical input (higher wall-plug efficiency).
• बढ़ी हुई शक्ति घनत्व: LiDAR और लंबी दूरी के संवेदन जैसे अनुप्रयोगों के लिए छोटे पैकेजों में उच्च ड्राइव धाराओं को संभालने में सक्षम उपकरण।
• बहु-तरंगदैर्ध्य और VCSELs: अन्य IR तरंगदैर्ध्यों पर LEDs और Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs) का उदय (जैसे, बेहतर आंख सुरक्षा के लिए 940nm, लंबी दूरी के LiDAR के लिए 1350nm/1550nm) विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुरूप।
• एकीकृत समाधान: IR एमिटर, ड्राइवर सर्किटरी, और कभी-कभी डिटेक्टर को एक ही मॉड्यूल में संयोजित करना, डिज़ाइन को सरल बनाने और प्रदर्शन में सुधार करने के लिए।

HIR89-01C/1R मुख्यधारा के IR अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एक परिपक्व, लागत-प्रभावी और विश्वसनीय समाधान का प्रतिनिधित्व करता है।