सामग्री
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार
- 1.2 विशेषताएँ
- 1.3 अनुप्रयोग
- 2. तकनीकी मापदंड: गहन एवं वस्तुनिष्ठ व्याख्या
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ (TA=25°C)
- 3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 3.1 फोटोकरंट बनाम विकिरण तीव्रता
- 3.2 स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता
- 3.3 कुल बिजली खपत बनाम परिवेश तापमान
- 3.4 कोण संवेदनशीलता आरेख
- 4. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी
- 4.1 आयामी विशिष्टताएँ
- 4.2 ध्रुवीयता पहचान और पैड डिज़ाइन
- 5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
- 5.1 रीफ्लो वेल्डिंग तापमान प्रोफ़ाइल
- 5.2 हैंड सोल्डरिंग
- 5.3 भंडारण की शर्तें
- 5.4 सफाई
- 6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
- 6.1 कैरियर टेप और रील विनिर्देश
- 7. अनुप्रयोग सुझाव और डिजाइन विचार
- 7.1 विशिष्ट सर्किट विन्यास
- 7.2 प्रकाशीय डिज़ाइन विचार
- 7.3 लेआउट विचार
- 8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
- 9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
- 9.1 रिवर्स फोटोकरंट और शॉर्ट-सर्किट करंट में क्या अंतर है?
- 9.2 लोड रेसिस्टर के मान का चयन कैसे करें?
- 9.3 घटकों को बैग के बाहर संग्रहीत करने के बाद उन्हें बेक करने की आवश्यकता क्यों है?
- 10. कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त परिचय
- 11. विकास प्रवृत्तियाँ
1. उत्पाद अवलोकन
LTR-C155DD-G एक डिस्क्रीट इन्फ्रारेड फोटोडायोड घटक है, जो नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला का हिस्सा है, जो विश्वसनीय इन्फ्रारेड सिग्नल का पता लगाने वाली प्रणालियों के लिए उपयुक्त है। इसका प्राथमिक कार्य आपतित इन्फ्रारेड प्रकाश को विद्युत धारा में परिवर्तित करना है, जिससे यह एक रिसीवर या सेंसिंग तत्व के रूप में कार्य कर सके।
1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार
यह घटक डिजाइनरों को कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। इसमें उच्च सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात है, जो लिविंग रूम या ऑफिस जैसे वातावरण में प्रभावी इन्फ्रारेड निर्देशों को परिवेशी प्रकाश शोर से अलग करने के लिए महत्वपूर्ण है। यह उपकरण स्वचालित प्लेसमेंट उपकरणों और इन्फ्रारेड रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है, जो बड़े पैमाने पर स्वचालित उत्पादन लाइनों के लिए उपयुक्त है। इसके प्रमुख लक्षित बाजारों में रिमोट कंट्रोल सिस्टम के लिए उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, गति या बीम डिटेक्शन के लिए सुरक्षा अलार्म सिस्टम, और लघु दूरी इन्फ्रारेड डेटा ट्रांसमिशन से जुड़े विभिन्न अनुप्रयोग शामिल हैं।
1.2 विशेषताएँ
- RoHS और ग्रीन प्रोडक्ट डायरेक्टिव के अनुरूप।
- शीर्ष-दृश्य पैकेजिंग, जल-स्पष्ट समतल लेंस के साथ, कोणीय प्रतिक्रिया स्थिरता सुनिश्चित करती है।
- 8mm कैरियर टेप के रूप में आपूर्ति, 7 इंच व्यास के रील पर लपेटा गया, स्वचालित असेंबली के लिए सुविधाजनक।
- स्वचालित प्लेसमेंट (पिक एंड प्लेस) उपकरणों के साथ संगत।
- मानक इन्फ्रारेड रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया को सहन करने में सक्षम।
- EIA मानक आकार पैकेजिंग का उपयोग करता है।
1.3 अनुप्रयोग
- रिमोट कंट्रोल (टीवी, एयर कंडीशनर, सेट-टॉप बॉक्स) के लिए इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल।
- PCB माउंटेड इन्फ्रारेड सेंसर प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग या ऑब्जेक्ट डिटेक्शन के लिए।
- इन्फ्रारेड बीम का उपयोग करने वाली सुरक्षा अलार्म प्रणाली।
- सरल इन्फ्रारेड वायरलेस डेटा ट्रांसमिशन लिंक।
2. तकनीकी मापदंड: गहन एवं वस्तुनिष्ठ व्याख्या
विद्युत और प्रकाशिक विशेषताएँ फोटोडायोड के संचालन की सीमाएँ और प्रदर्शन परिभाषित करती हैं। सही सर्किट डिजाइन और लक्षित अनुप्रयोग में विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए इन मापदंडों को समझना महत्वपूर्ण है।
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
ये रेटिंग उन सीमाओं को निर्धारित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। ये निरंतर संचालन के लिए लागू नहीं होती हैं।
- शक्ति अपव्यय (Pd):अधिकतम 150 mW। यह डिवाइस द्वारा ऊष्मा के रूप में अपव्यय की गई कुल शक्ति है, जो मुख्य रूप से रिवर्स बायस करंट और उच्च प्रकाश की स्थिति में किसी भी फोटोकरंट से उत्पन्न होती है।
- रिवर्स वोल्टेज (VR):अधिकतम 30 V। इससे अधिक रिवर्स वोल्टेज लगाने से फोटोडायोड जंक्शन के ब्रेकडाउन और क्षति हो सकती है।
- कार्य तापमान सीमा (TA):-40°C से +85°C। यह सुनिश्चित करता है कि डिवाइस इस परिवेश तापमान सीमा के भीतर सामान्य रूप से कार्य करता है।
- भंडारण तापमान सीमा (Tstg):-55°C से +100°C। डिवाइस को इस सीमा के भीतर बिना कार्य किए संग्रहीत किया जा सकता है।
- इन्फ्रारेड सोल्डरिंग शर्तें:260°C पीक तापमान को 10 सेकंड तक सहन कर सकता है, जो विशिष्ट लीड-फ्री रीफ्लो तापमान प्रोफ़ाइल के अनुरूप है।
2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ (TA=25°C)
ये निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत विशिष्ट और गारंटीकृत प्रदर्शन मापदंड हैं।
- अग्र वोल्टेज (Vf):यह 0.4V से 1.0V तक If=1mA पर है। यह पैरामीटर तब प्रासंगिक है जब फोटोडायोड आकस्मिक रूप से फॉरवर्ड बायस्ड हो जाता है; हालाँकि, यह इसका सामान्य ऑपरेटिंग मोड नहीं है।
- रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज V(BR):IR=100µA पर न्यूनतम 30V। यह पुष्टि करता है कि डिवाइस अधिकतम रेटेड रिवर्स वोल्टेज को सुरक्षित रूप से संभाल सकता है।
- रिवर्स डार्क करंट (ID):VR=5V, Ee=0mW/cm² पर अधिकतम 100 nA। यह प्रकाश के अभाव में रिसाव धारा है। कम डार्क करंट कमजोर संकेतों के प्रति संवेदनशीलता बढ़ाता है।
- ओपन-सर्किट वोल्टेज (VOC):λ=940nm, Ee=0.5mW/cm² पर अधिकतम 0.4V। यह फोटोवोल्टिक मोड (बिना बाहरी बायस के) में प्रकाश के संपर्क में आने पर फोटोडायोड द्वारा उत्पन्न वोल्टेज है।
- उदय समय (Tr) और पतन समय (Tf):VR=10V, RL=1kΩ पर, विशिष्ट मान क्रमशः 0.30µs और 0.28µs हैं। ये पैरामीटर स्विचिंग गति को परिभाषित करते हैं, जो डिवाइस को मॉड्यूलेटेड अवरक्त संकेतों (जैसे, 38-40 kHz पर कार्यरत रिमोट कंट्रोल से) को डिकोड करने के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
- रिवर्स फोटोकरंट (Ip):VR=5V, λ=940nm, Ee=1mW/cm² पर, विशिष्ट मान 16 µA (न्यूनतम 10 µA) है। यह डायोड के रिवर्स बायस होने पर उत्पन्न फोटोकरंट है, जो रैखिक प्रतिक्रिया और गति के लिए मानक संचालन मोड है।
- शॉर्ट-सर्किट करंट (Is):Ip के समान परिस्थितियों में, विशिष्ट मान 16 µA है। फोटोवोल्टिक मोड में, यह डिवाइस द्वारा प्रदान किया जा सकने वाला अधिकतम करंट है।
- कुल कैपेसिटेंस (CT):VR=3V, f=1MHz पर, विशिष्ट मान 14 pF है। यह जंक्शन धारिता उच्च-आवृत्ति प्रतिक्रिया को प्रभावित करती है; कम धारिता उच्च बैंडविड्थ की अनुमति देती है।
- शिखर संवेदन तरंगदैर्ध्य (λp):विशिष्ट मान 910 nm। फोटोडायोड इस तरंगदैर्ध्य पर अवरक्त प्रकाश के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है, जो इसे 940nm अवरक्त उत्सर्जक डायोड के साथ युग्मित उपयोग के लिए आदर्श बनाता है।
3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
प्रदान किए गए ग्राफ़ उपकरण के विभिन्न परिस्थितियों में व्यवहार को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करते हैं।
3.1 फोटोकरंट बनाम विकिरण तीव्रता
यह वक्र आपतित प्रकाश शक्ति (विकिरणता Ee) और उत्पन्न फोटोकरंट (Ip) के बीच संबंध दर्शाता है। रैखिक क्षेत्र (रिवर्स बायस्ड) में कार्य करने वाले फोटोडायोड के लिए, यह संबंध आमतौर पर रैखिक होता है। ग्राफ पुष्टि करता है कि 1 mW/cm² की 940nm प्रकाश स्थिति में, फोटोकरंट लगभग 16 µA है, जो तालिका में वर्णित के अनुरूप है। एनालॉग सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए यह रैखिकता महत्वपूर्ण है।
3.2 स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता
यह ग्राफ सापेक्ष विकिरण संवेदनशीलता और तरंगदैर्ध्य के बीच संबंध दर्शाता है। यह दर्शाता है कि शिखर लगभग 910nm पर है, और लगभग 800nm से 1050nm की सीमा में एक महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया है। दृश्य प्रकाश (700nm से कम) के लिए, संवेदनशीलता तेजी से गिरती है, जो गरमागरम बल्ब या सूरज की रोशनी जैसे स्रोतों से आने वाले परिवेशी प्रकाश शोर को दबाने के लिए फायदेमंद है। जैसा कि विवरण में बताया गया है, एक फिल्टर जोड़ने से यह कटऑफ और अधिक तीव्र हो जाएगा।
3.3 कुल बिजली खपत बनाम परिवेश तापमान
यह डेरेटिंग वक्र दर्शाता है कि अधिकतम अनुमेय बिजली खपत परिवेशी तापमान बढ़ने के साथ कैसे कम होती है। 25°C पर, पूर्ण 150 mW की अनुमति है। जैसे-जैसे तापमान अधिकतम कार्य सीमा 85°C की ओर बढ़ता है, अनुमेय बिजली खपत रैखिक रूप से घटती जाती है। यह ओवरहीटिंग को रोकने के लिए अनुप्रयोग डिजाइन में थर्मल प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है।
3.4 कोण संवेदनशीलता आरेख
ध्रुवीय आरेख विभिन्न आपतित प्रकाश कोणों पर सापेक्ष संवेदनशीलता को दर्शाता है। इस तरह के फ्लैट लेंस वाले फोटोडायोड में आमतौर पर अपेक्षाकृत चौड़ा देखने का कोण होता है (आमतौर पर ±60 डिग्री जब संवेदनशीलता 50% तक गिर जाती है)। यह चौड़ा दृश्य कोण उन रिसीवरों के लिए फायदेमंद है जिन्हें सटीक संरेखण के बिना एक विस्तृत क्षेत्र से संकेत पकड़ने की आवश्यकता होती है।
4. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी
4.1 आयामी विशिष्टताएँ
यह उपकरण मानक उद्योग पैकेज आउटलाइन के अनुरूप है। मुख्य आयामों में बॉडी आकार, लीड पिच और कुल ऊंचाई शामिल हैं। पैकेज सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी के लिए डिज़ाइन किया गया है। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, मानक सहनशीलता ±0.1mm है।
4.2 ध्रुवीयता पहचान और पैड डिज़ाइन
कैथोड आमतौर पर पैकेज पर चिह्नित होता है। डेटाशीट PCB लेआउट के लिए अनुशंसित सोल्डर पैड आयाम प्रदान करती है। अनुशंसित पैड डिज़ाइन रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान और बाद में विश्वसनीय सोल्डर जोड़ और उचित यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित करता है। सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग के लिए 0.1mm से 0.12mm मोटाई वाले मेटल स्टेंसिल के उपयोग की सलाह दी जाती है।
5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड
5.1 रीफ्लो वेल्डिंग तापमान प्रोफ़ाइल
यह घटक लीड-फ्री रीफ्लो वेल्डिंग प्रक्रिया के लिए उपयुक्त है। JEDEC मानक के अनुरूप सुझाए गए तापमान प्रोफाइल प्रदान किए गए हैं। महत्वपूर्ण पैरामीटर में प्रीहीट ज़ोन (150-200°C), 260°C से अधिक न होने वाला पीक तापमान, और लिक्विडस रेखा से ऊपर का समय शामिल है, जो यह सुनिश्चित करता है कि अच्छे सोल्डर जोड़ बनें और घटक पर अत्यधिक थर्मल स्ट्रेस न पड़े। डिवाइस इस प्रोफाइल के तहत पीक तापमान पर अधिकतम 10 सेकंड तक, अधिकतम दो बार सहन कर सकता है।
5.2 हैंड सोल्डरिंग
यदि हैंड सोल्डरिंग आवश्यक है, तो सोल्डरिंग आयरन टिप का तापमान 300°C से अधिक नहीं होना चाहिए, और प्रत्येक सोल्डर जोड़ पर संपर्क का समय अधिकतम 3 सेकंड तक सीमित होना चाहिए। यह सेमीकंडक्टर चिप या प्लास्टिक पैकेजिंग को थर्मल क्षति के जोखिम को न्यूनतम करता है।
5.3 भंडारण की शर्तें
नमी अवशोषण (जो रिफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्न" प्रभाव पैदा कर सकता है) को रोकने के लिए, विशिष्ट भंडारण शर्तें निर्धारित की गई हैं। डेसिकेंट के साथ मूल सीलित नमी-रोधी बैग में, उपकरणों को ≤30°C और ≤90% सापेक्ष आर्द्रता पर संग्रहीत किया जाना चाहिए और एक वर्ष के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए। एक बार बैग खुल जाने पर, घटकों को ≤30°C और ≤60% सापेक्ष आर्द्रता पर संग्रहीत किया जाना चाहिए और अधिमानतः एक सप्ताह के भीतर संसाधित किया जाना चाहिए। मूल पैकेजिंग के बाहर लंबे समय तक भंडारण के लिए, सोल्डरिंग से पहले लगभग 60°C पर कम से कम 20 घंटे तक बेकिंग की आवश्यकता होती है।
5.4 सफाई
यदि वेल्डिंग के बाद सफाई की आवश्यकता हो, तो केवल आइसोप्रोपिल अल्कोहल जैसे अल्कोहल आधारित विलायकों का उपयोग करें। उत्तेजक या संक्षारक रासायनिक सफाई एजेंटों के उपयोग से बचना चाहिए, क्योंकि वे पैकेजिंग सामग्री या लेंस को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी
6.1 कैरियर टेप और रील विनिर्देश
यह घटक एक सुरक्षात्मक कवर टेप के साथ कैमरा कैरियर टेप के रूप में आपूर्ति की जाती है। कैरियर टेप की चौड़ाई 8mm है, और इसे मानक 7 इंच (178mm) व्यास वाली रील पर लपेटा गया है। प्रत्येक रील में 3000 टुकड़े होते हैं। पैकेजिंग ANSI/EIA 481-1-A-1994 विनिर्देश का अनुपालन करती है, जो स्वचालित फीडर के साथ संगतता सुनिश्चित करती है।
7. अनुप्रयोग सुझाव और डिजाइन विचार
7.1 विशिष्ट सर्किट विन्यास
LTR-C155DD-G जैसे फोटोडायोड का सबसे सामान्य संचालन मोड फोटोकंडक्टिव मोड है। इस मोड में, डायोड को एक रिवर्स बायस वोल्टेज (उदाहरण के लिए, परीक्षण स्थितियों में 5V) द्वारा बायस किया जाता है। उत्पन्न फोटोकरंट प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है। इस करंट को लोड रेसिस्टर का उपयोग करके वोल्टेज में परिवर्तित किया जा सकता है। RL का मान आउटपुट वोल्टेज स्विंग और सर्किट बैंडविड्थ को प्रभावित करता है, क्योंकि यह फोटोडायोड की जंक्शन कैपेसिटेंस के साथ एक RC टाइम कॉन्स्टेंट बनाता है। 38 kHz इन्फ्रारेड रिमोट कंट्रोल डिकोडिंग जैसे उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए, आमतौर पर एक छोटे RL (जैसे 1kΩ से 10kΩ) का उपयोग किया जाता है। कम प्रकाश स्थितियों में उच्च संवेदनशीलता के लिए, एक बड़े RL या ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर सर्किट का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।
7.2 प्रकाशीय डिज़ाइन विचार
प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए, इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत का उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य फोटोडायोड की शिखर संवेदनशीलता (लगभग 940nm) से मेल खाना चाहिए। दृश्य प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए फोटोडायोड के सामने एक फिल्टर लगाया जा सकता है, जिससे प्रबल परिवेश प्रकाश वातावरण में सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में उल्लेखनीय सुधार होता है। फोटोडायोड का विस्तृत दृष्टि कोण प्रकाशीय संरेखण को सरल बनाता है, लेकिन यह इसे परावर्तित प्रकाश के प्रति अधिक संवेदनशील भी बना सकता है; यांत्रिक शेड फील्ड ऑफ़ व्यू को परिभाषित करने में सहायता करते हैं।
7.3 लेआउट विचार
अच्छी सोल्डरबिलिटी और यांत्रिक शक्ति सुनिश्चित करने के लिए अनुशंसित पैड लेआउट का पालन करें। संवेदनशील एनालॉग सर्किट में, फोटोडायोड एनोड और कैथोड ट्रेस को यथासंभव छोटा रखा जाना चाहिए ताकि शोर पिकअप और परजीवी धारिता को न्यूनतम किया जा सके। विद्युत शोर वाले वातावरण में, उचित ग्राउंडिंग और शील्डिंग आवश्यक हो सकती है।
8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण
फोटोट्रांजिस्टर की तुलना में, LTR-C155DD-G जैसे फोटोडायोड में तेज प्रतिक्रिया समय (सब-माइक्रोसेकंड बनाम माइक्रोसेकंड) होता है, जो उन्हें उच्च-गति डेटा ट्रांसमिशन या मॉड्यूलेटेड सिग्नल रिसेप्शन के लिए बेहतर बनाता है। यह प्रकाश तीव्रता के सापेक्ष अधिक रैखिक आउटपुट भी प्रदान करता है। अन्य फोटोडायोड की तुलना में, इसकी मुख्य विशेषताओं में स्वचालित असेंबली के लिए मानक पैकेजिंग, लीड-फ्री रिफ्लो सोल्डरिंग के साथ संगतता, और उपभोक्ता इन्फ्रारेड प्रोटोकॉल के लिए उपयुक्त उच्च-गति प्रदर्शन शामिल है।
9. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)
9.1 रिवर्स फोटोकरंट और शॉर्ट-सर्किट करंट में क्या अंतर है?
रिवर्स फोटोकरंट फोटोडायोड के रिवर्स बायस वोल्टेज पर संचालित होने पर मापा जाता है। यह रैखिक प्रतिक्रिया और गति के लिए मानक संचालन स्थिति है। शॉर्ट-सर्किट करंट तब मापा जाता है जब डायोड के पार वोल्टेज शून्य होता है। विशिष्ट मान समान होते हैं, लेकिन फोटोवोल्टिक मोड में प्रतिक्रिया धीमी होती है और करंट आउटपुट वोल्टेज पर निर्भर करता है।
9.2 लोड रेसिस्टर के मान का चयन कैसे करें?
चयन में बैंडविड्थ और सिग्नल आयाम के बीच समझौता करने की आवश्यकता होती है। 38kHz अवरक्त सिग्नल के लिए, अवधि लगभग 26µs होती है। फोटोडायोड का उदय/पतन समय इससे कहीं अधिक तेज होता है, इसलिए यह सीमित कारक नहीं है। RC समय स्थिरांक उस स्पंद चौड़ाई से काफी कम होना चाहिए जिसका आप पता लगाना चाहते हैं। 1kΩ प्रतिरोध और 14pF धारिता के लिए, समय स्थिरांक 14ns है, जो उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। बड़ा RL समान प्रकाश स्तर पर बड़ा आउटपुट वोल्टेज प्रदान करेगा, लेकिन बैंडविड्थ कम करेगा और शोर बढ़ा सकता है।
9.3 घटकों को बैग के बाहर संग्रहीत करने के बाद उन्हें बेक करने की आवश्यकता क्यों है?
प्लास्टिक SMT पैकेज हवा से नमी अवशोषित करते हैं। उच्च तापमान रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान, यह फंसी हुई नमी तेजी से वाष्पित हो जाती है, आंतरिक दबाव पैदा करती है जिससे पैकेज डिलैमिनेशन या चिप क्रैकिंग हो सकती है - इस घटना को "पॉपकॉर्न" प्रभाव कहा जाता है। बेकिंग इस अवशोषित नमी को दूर कर देती है, इस विफलता मोड को रोकती है।
10. कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त परिचय
फोटोडायोड एक अर्धचालक PN जंक्शन है। जब अर्धचालक बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन जंक्शन के डिप्लेशन क्षेत्र से टकराते हैं, तो वे वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित कर सकते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉन-होल पेयर उत्पन्न होते हैं। आंतरिक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, इन आवेश वाहकों को अलग कर दिया जाता है, जिससे बाहरी सर्किट में एक मापने योग्य धारा उत्पन्न होती है। जब तक डिवाइस अपने रैखिक क्षेत्र में कार्य करता है, यह फोटोकरंट आपतित प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है। संवेदनशीलता की चरम तरंगदैर्ध्य उपयोग की गई अर्धचालक सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है।
11. विकास प्रवृत्तियाँ
फोटोडायोड जैसे अलग-अलग इन्फ्रारेड सेंसर की विकास प्रवृत्ति आगे मिनिएचराइजेशन पैकेजिंग की ओर है, साथ ही प्रदर्शन मापदंडों को बनाए रखना या सुधारना, जैसे कि कम डार्क करंट, उच्च गति और पर्यावरणीय प्रकाश हस्तक्षेप के प्रति मजबूत प्रतिरोध क्षमता। एकीकरण एक और महत्वपूर्ण प्रवृत्ति है, जहां डिवाइस फोटोडायोड को विशेष एम्पलीफायर, फिल्टर और डिजिटल लॉजिक के साथ एकल पैकेज में एकीकृत करते हैं, जिससे एक संपूर्ण "इन्फ्रारेड रिसीवर मॉड्यूल" बनता है और अंतिम उत्पाद डिजाइन सरल हो जाता है। साथ ही, उद्योग उच्च विश्वसनीयता और ऑटोमोटिव या औद्योगिक अनुप्रयोगों जैसे कठोर पर्यावरण और विनिर्माण मानकों के साथ बढ़ती अनुकूलता को लगातार बढ़ावा दे रहा है।
LED विनिर्देश शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य संकेतक
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस एफिकेसी (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्पन्न प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी अधिक ऊर्जा बचत होगी। | यह सीधे तौर पर प्रकाश उपकरण की ऊर्जा दक्षता श्रेणी और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (ल्यूमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश जुड़नार पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| Viewing Angle | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश तीव्रता आधी रह जाती है, जो प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और समरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (केल्विन), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा, कम मान पीला/गर्म, उच्च मान सफेद/ठंडा। | प्रकाश व्यवस्था के वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य को निर्धारित करता है। |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को प्रदर्शित करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंग सटीकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों में उपयोग किया जाता है। |
| Color Tolerance (SDCM) | मैकएडम अंडाकार चरण, जैसे "5-step" | रंग स्थिरता का मात्रात्मक माप, चरण संख्या जितनी कम होगी, रंग उतना ही अधिक सुसंगत होगा। | एक ही बैच के दीपकों के रंग में कोई अंतर नहीं होने की गारंटी। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), उदाहरण के लिए 620nm (लाल) | रंगीन एलईडी रंगों के संगत तरंगदैर्ध्य मान। | लाल, पीला, हरा आदि एकवर्णी एलईडी के रंगतान (ह्यू) को निर्धारित करता है। |
| Spectral Distribution | वेवलेंथ बनाम इंटेंसिटी कर्व | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण को दर्शाता है। | रंग प्रतिपादन और रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन विचार |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (Forward Voltage) | Vf | एलईडी को प्रकाशित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड" के समान। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥ Vf होना चाहिए, कई एलईडी को श्रृंखला में जोड़ने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| फॉरवर्ड करंट (Forward Current) | If | LED को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक धारा मान। | आमतौर पर स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग किया जाता है, धारा चमक और आयु निर्धारित करती है। |
| अधिकतम स्पंद धारा (Pulse Current) | Ifp | डिमिंग या फ्लैश के लिए अल्प अवधि में सहन किया जा सकने वाला पीक करंट। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति हो सकती है। |
| रिवर्स वोल्टेज (Reverse Voltage) | Vr | LED सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, जिससे अधिक होने पर यह ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से बचाव आवश्यक है। |
| थर्मल रेजिस्टेंस (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर पॉइंट तक गर्मी के प्रवाह में प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय को दर्शाता है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए मजबूत ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इम्यूनिटी (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) प्रतिरोध, उच्च मान का अर्थ है स्थैतिक बिजली से क्षति की कम संभावना। | उत्पादन में इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सुरक्षा उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, ताप प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग विस्थापन का कारण बनता है। |
| ल्यूमेन डिप्रिसिएशन (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | LED की "सेवा जीवन" को सीधे परिभाषित करना। |
| ल्यूमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| रंग विस्थापन (Color Shift) | Δu′v′ या मैकएडम दीर्घवृत्त | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन सर्किट विफलता हो सकती है। |
चार। पैकेजिंग और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिक एवं ऊष्मीय इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC की ऊष्मा प्रतिरोध क्षमता अच्छी और लागत कम है; सिरेमिक की ऊष्मा अपव्यय क्षमता बेहतर और आयु लंबी है। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंट, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था का तरीका। | फ्लिप-चिप बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता प्रदान करता है, जो उच्च शक्ति के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | ब्लू एलईडी चिप पर लगाया जाता है, जो प्रकाश के एक भाग को पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित करता है और सफेद प्रकाश बनाने के लिए मिश्रित होता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | समतल, माइक्रोलेंस, कुल आंतरिक परावर्तन | प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने के लिए पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
पाँच, गुणवत्ता नियंत्रण और श्रेणीकरण
| शब्दावली | श्रेणीकरण सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेडिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह में न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होता है। | सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहीकरण। | ड्राइविंग पावर मिलान की सुविधा, सिस्टम दक्षता में सुधार। |
| रंग विभेदीकरण श्रेणी | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकरण करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग एक अत्यंत सीमित सीमा के भीतर आते हैं। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश साधन के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| रंग तापमान श्रेणीकरण | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह की अपनी संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना। |
VI. परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | मानक/परीक्षण | सामान्य व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | ल्यूमेन रखरखाव परीक्षण | निरंतर तापमान की स्थिति में लंबे समय तक जलाकर, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड किया जाता है। | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयोजन में)। |
| TM-21 | जीवनकाल प्रक्षेपण मानक | Estimating lifespan under actual usage conditions based on LM-80 data. | Providing scientific life prediction. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | यह प्रकाशिकी, विद्युत और ऊष्मा परीक्षण विधियों को शामिल करता है। | उद्योग द्वारा स्वीकृत परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | सुनिश्चित करें कि उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) न हों। | अंतर्राष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | आमतौर पर सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |