1.6mm गोल सबमिनिएचर इन्फ्रारेड एलईडी IR26-21C/L447/CT डेटाशीट - आयाम 1.6mm Dia - वोल्टेज 1.3V - पावर 130mW - वॉटर क्लियर लेंस - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज

1. उत्पाद अवलोकन

IR26-21C/L447/CT एक सबमिनिएचर सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड है। यह पानी जैसे स्पष्ट प्लास्टिक से बने एक कॉम्पैक्ट, डबल-एंडेड पैकेज में रखा गया है, जिसमें एक गोलाकार टॉप-व्यू लेंस है। इस घटक का प्राथमिक कार्य 940 नैनोमीटर की चरम तरंगदैर्ध्य पर अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित करना है, जो स्पेक्ट्रली सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर्स और फोटोट्रांजिस्टर्स से मेल खाता है, जिससे यह संवेदन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनता है।

यह एलईडी GaAlAs (गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड) चिप सामग्री का उपयोग करके निर्मित है। इसके मुख्य लाभों में बहुत कम फॉरवर्ड वोल्टेज, सीमित स्थान वाले डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त छोटा आकार और अच्छी विश्वसनीयता शामिल है। यह उपकरण प्रमुख पर्यावरणीय नियमों का अनुपालन करता है, जिसमें Pb-free (लेड-मुक्त), RoHS अनुपालन, EU REACH अनुपालन और हैलोजन-मुक्त होना शामिल है, जो ब्रोमीन और क्लोरीन सामग्री के लिए विशिष्ट सीमाओं को पूरा करता है।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

यह उपकरण दीर्घायु और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए सख्त सीमाओं के भीतर कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन रेटिंग्स से अधिक होने पर स्थायी क्षति हो सकती है।

• Continuous Forward Current (I_F): 65 mA. यह अधिकतम DC धारा है जो LED के माध्यम से लगातार प्रवाहित हो सकती है।
• Reverse Voltage (V_R): 5 V. इससे अधिक रिवर्स वोल्टेज लगाने पर LED का सेमीकंडक्टर जंक्शन टूट सकता है।
• Operating Temperature (T_opr): -25°C से +85°C. सामान्य संचालन के लिए परिवेश का तापमान सीमा।
• भंडारण तापमान (T_stg): -40°C से +85°C. उपयोग में न होने पर डिवाइस को भंडारित करने के लिए तापमान सीमा।
• Soldering Temperature (T_sol): 260°C for a maximum of 5 seconds. This defines the reflow soldering profile constraint.
• Power Dissipation (P_d)130 mW या 25°C से कम मुक्त वायु तापमान पर। यह अधिकतम शक्ति है जिसे पैकेज ऊष्मा के रूप में व्यय कर सकता है।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

ये मापदंड 25°C परिवेश तापमान और 20 mA की अग्र धारा की एक मानक परीक्षण स्थिति पर मापे जाते हैं, जो एक विशिष्ट कार्य बिंदु है।

• Radiant Intensity (I_e): 11 mW/sr (Min), 18 mW/sr (Typ). यह प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को मापता है। विशिष्ट मान अपेक्षित आउटपुट को दर्शाता है।
• Peak Wavelength (λ_p): 940 nm (Typ). वह तरंगदैर्ध्य जिस पर LED सर्वाधिक प्रकाश शक्ति उत्सर्जित करती है। यह निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम में है, जो मानव आँख के लिए अदृश्य है लेकिन सिलिकॉन सेंसर के लिए इष्टतम है।
• Spectral Bandwidth (Δλ): 55 nm (Typ). उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य की सीमा, आमतौर पर शिखर तीव्रता के आधे पर मापी जाती है (Full Width at Half Maximum - FWHM).
• Forward Voltage (V_F): 1.3 V (Typ), 1.5 V (Max). 20mA पर संचालित होने पर LED के पार वोल्टेज ड्रॉप। कम वोल्टेज एक दक्षता लाभ है।
• Reverse Current (I_R)5V रिवर्स बायस पर 10 µA (अधिकतम)। ऑफ-स्टेट में जंक्शन के लीकेज का माप।
• व्यूइंग एंगल (2θ_1/2)25° (सामान्य)। वह कोणीय विस्तार जहाँ रेडिएंट इंटेंसिटी अपने शिखर मान की कम से कम आधी होती है। यह बीम पैटर्न को परिभाषित करता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

The datasheet provides several characteristic curves that are crucial for design engineers.

3.1 Forward Current vs. Ambient Temperature

यह वक्र परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ अधिकतम अनुमेय अग्र धारा में कमी (डीरेटिंग) दर्शाता है। अधिक तापन को रोकने के लिए, 25°C से ऊपर कार्य करते समय धारा को कम किया जाना चाहिए। वक्र आमतौर पर एक रैखिक कमी दर्शाता है, जो उच्च-तापमान वाले वातावरण में तापीय प्रबंधन के महत्व पर जोर देता है।

3.2 Spectral Distribution

यह ग्राफ तरंगदैर्ध्य के विरुद्ध सापेक्ष विकिरण तीव्रता को दर्शाता है। यह दृष्टिगत रूप से 940nm पर शिखर और लगभग 55nm वर्णक्रमीय बैंडविड्थ की पुष्टि करता है। आकृति GaAlAs इन्फ्रारेड LEDs की विशेषता है।

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

यह मौलिक वक्र एक डायोड के लिए धारा और वोल्टेज के बीच घातांकीय संबंध को दर्शाता है। यह करंट-लिमिटिंग ड्राइवर सर्किट को डिजाइन करने में सहायता करता है। वक्र विशिष्ट V_F 1.3V का।

3.4 Relative Intensity vs. Forward Current

यह वक्र ड्राइव करंट के संबंध में प्रकाश उत्पादन की रैखिकता (या बहुत अधिक धाराओं पर संभावित अरैखिकता) को प्रदर्शित करता है। अधिकांश एलईडी के लिए, अनुशंसित संचालन सीमा के भीतर यह संबंध काफी रैखिक होता है, जो करंट मॉड्यूलेशन के माध्यम से सरल चमक नियंत्रण की अनुमति देता है।

3.5 Relative Radiant Intensity vs. Angular Displacement

यह ध्रुवीय आरेख स्थानिक विकिरण पैटर्न को परिभाषित करता है। गोलाकार लेंस वाले इस एलईडी के लिए, पैटर्न लगभग लैम्बर्टियन (कोसाइन वितरण) या थोड़ा संकरा होने की अपेक्षा की जाती है, जो उत्सर्जक सतह के लंबवत अक्ष पर केंद्रित होता है। 25-डिग्री का दृश्य कोण इस वक्र से प्राप्त होता है।

4. Mechanical and Packaging Information

4.1 Package Dimensions

यह डिवाइस एक गोल, सबमिनिएचर SMD पैकेज है जिसका बॉडी व्यास 1.6mm है। डेटाशीट में विस्तृत यांत्रिक चित्र समग्र ऊंचाई, लीड स्पेसिंग और लेंस ज्यामिति सहित सभी महत्वपूर्ण आयाम प्रदान करते हैं। सभी आयाम मिलीमीटर में हैं जिनकी मानक सहनशीलता ±0.1mm है, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो।

4.2 पैड लेआउट और सोल्डर पेस्ट सिफारिश

संदर्भ के लिए PCB डिज़ाइन हेतु एक सुझाया गया लैंड पैटर्न (पैड लेआउट) प्रदान किया गया है। डिज़ाइनरों को सलाह दी जाती है कि वे इसे अपनी विशिष्ट विनिर्माण प्रक्रिया और विश्वसनीयता आवश्यकताओं के आधार पर संशोधित करें। डेटाशीट इष्टतम सोल्डर जोड़ निर्माण के लिए Sn/Ag3.0/Cu0.5 की सोल्डर पेस्ट संरचना और 0.10mm की स्टेंसिल मोटाई की सिफारिश करता है।

4.3 ध्रुवीयता पहचान

पैकेज में दोहरे सिरे वाली डिज़ाइन है। ध्रुवीयता आमतौर पर कैथोड साइड पर एक चिह्न या पैकेज या टेप में एक विशिष्ट आकृति विशेषता द्वारा दर्शाई जाती है। सटीक चिह्न को पैकेज आयाम चित्र के विरुद्ध सत्यापित किया जाना चाहिए।

4.4 वाहक टेपिंग आयाम

एलईडी स्वचालित पिक-एंड-प्लेस असेंबली के लिए 7-इंच व्यास वाले रील पर उभरी हुई कैरियर टेप में आपूर्ति की जाती हैं। टेप के आयाम (पॉकेट आकार, पिच, आदि) मानक एसएमडी असेंबली उपकरणों के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए निर्दिष्ट किए गए हैं। प्रत्येक रील में 1500 टुकड़े होते हैं।

5. Soldering and Assembly Guidelines

5.1 Reflow Soldering Profile

लीड सोल्डर तापमान प्रोफाइल की सिफारिश की जाती है। मुख्य मापदंडों में एक प्रीहीट चरण, 260°C से अधिक न होने वाला चरम तापमान, और तापीय क्षति को रोकने के लिए नियंत्रित लिक्विडस के ऊपर समय (TAL) शामिल हैं। एक ही डिवाइस पर रीफ्लो सोल्डरिंग दो बार से अधिक नहीं की जानी चाहिए।

5.2 हैंड सोल्डरिंग सावधानियां

यदि हाथ से सोल्डरिंग आवश्यक है, तो अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए। सोल्डरिंग आयरन टिप का तापमान 350°C से कम होना चाहिए, और प्रत्येक टर्मिनल के साथ संपर्क का समय 3 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। कम शक्ति वाले आयरन (≤25W) की सिफारिश की जाती है, प्रत्येक टर्मिनल को सोल्डर करने के बीच कम से कम 2 सेकंड का अंतराल ठंडा होने के लिए देना चाहिए।

5.3 भंडारण और नमी संवेदनशीलता

एलईडी को नमी-रोधी बैग में पैक किया गया है। उपयोग के लिए तैयार होने तक बैग न खोलें। खोलने के बाद, अप्रयुक्त उपकरणों को ≤30°C और ≤60% सापेक्ष आर्द्रता (आरएच) पर संग्रहीत किया जाना चाहिए। खोलने के बाद "फ्लोर लाइफ" 168 घंटे (7 दिन) है। यदि यह समय पार हो जाता है या यदि नमी संकेतक (सिलिका जेल) संतृप्ति दिखाता है, तो उपयोग से पहले अवशोषित नमी को हटाने और रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्निंग" को रोकने के लिए 60±5°C पर 24 घंटे के लिए बेकिंग उपचार की आवश्यकता होती है।

5.4 मरम्मत और पुनर्कार्य

सोल्डरिंग के बाद मरम्मत की दृढ़ता से अनुशंसा नहीं की जाती है। यदि अपरिहार्य है, तो प्लास्टिक पैकेज पर थर्मल स्ट्रेस को कम करने के लिए दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए एक विशेष डबल-हेड सोल्डरिंग आयरन का उपयोग किया जाना चाहिए। मरम्मत के दौरान एलईडी की विशेषताओं को नुकसान पहुंचाने की संभावना का पहले से मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

6. अनुप्रयोग सुझाव

6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

सबसे महत्वपूर्ण डिज़ाइन विचार करंट लिमिटिंग है। एक बाहरी श्रृंखला रोकनेवाला अनिवार्य है। डायोड की घातीय I-V विशेषता के कारण, वोल्टेज में थोड़ी सी वृद्धि करंट में बड़ी, विनाशकारी वृद्धि का कारण बन सकती है। रोकनेवाला मान (R) की गणना इस प्रकार की जाती है: R = (V_{आपूर्ति} - V_F) / I_F. 5V आपूर्ति और लक्ष्य I के लिए_F 20mA के साथ V_F~1.3V, R ≈ (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ω. एक मानक 180Ω या 200Ω रेसिस्टर उपयुक्त होगा।

6.2 Design Considerations

• हीट सिंकिंग: हालांकि छोटा, पावर डिसिपेशन (130mW तक) पर विचार किया जाना चाहिए, विशेष रूप से उच्च परिवेशी तापमान या उच्च ड्राइव करंट पर। पैड के आसपास पर्याप्त PCB कॉपर एरिया एक साधारण हीट सिंक के रूप में कार्य कर सकता है।
• Optical Alignment: 25-डिग्री व्यूइंग एंगल के लिए बैरियर या रिफ्लेक्टिव सेंसर डिज़ाइन में युग्मित फोटोडिटेक्टर के साथ सावधानीपूर्वक संरेखण की आवश्यकता होती है ताकि पर्याप्त सिग्नल स्ट्रेंथ सुनिश्चित हो सके।
• Electrical Noise: संवेदनशील एनालॉग सेंसिंग सर्किट में, विद्युत क्रॉसटॉक को रोकने के लिए एलईडी ड्राइवर को संवेदनशील डिटेक्टर एम्पलीफायरों से डिकपल किया जाना चाहिए।

6.3 Common Application Scenarios

• PCB-Mounted Infrared Sensors: प्रॉक्सिमिटी सेंसर, ऑब्जेक्ट डिटेक्शन और टैकोमीटर में प्रकाश स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है।
• Miniature Light Barriers / Slotted Opto-interrupters: एक फोटोट्रांजिस्टर के साथ जोड़कर प्रकाश किरण को तोड़ने वाली वस्तुओं का पता लगाने के लिए, प्रिंटर, एन्कोडर और वेंडिंग मशीनों में उपयोग किया जाता है।
• Floppy Disk Drive: ऐतिहासिक रूप से ट्रैक-शून्य पहचान और राइट-प्रोटेक्ट सेंसिंग के लिए उपयोग किया जाता था।
• Optoelectronic Switches: सतह की उपस्थिति या कंट्रास्ट (जैसे, लाइन-फॉलोइंग रोबोट) का पता लगाने के लिए रिफ्लेक्टिव सेंसर में।
• स्मोक डिटेक्टर: ऑब्स्क्युरेशन-प्रकार के स्मोक डिटेक्टर में उपयोग किया जाता है, जहां धुएं के कण एक एलईडी और एक फोटोडायोड के बीच आंतरिक इन्फ्रारेड बीम को बिखेरते या अवरुद्ध करते हैं।

7. तकनीकी तुलना एवं विभेदन

IR26-21C/L447/CT इन्फ्रारेड एलईडी बाजार में एक विशिष्ट स्थान रखता है। इसके प्राथमिक विभेदक इसका अत्यंत छोटा 1.6mm गोल पैकेज और कम फॉरवर्ड वोल्टेज हैं। बड़े 3mm या 5mm थ्रू-होल इन्फ्रारेड एलईडी की तुलना में, यह अंतिम उत्पादों के लघुरूपण को सक्षम बनाता है। अन्य एसएमडी इन्फ्रारेड एलईडी की तुलना में, इसका वाटर-क्लियर लेंस (रंगीन या विसरित के विपरीत) और अच्छे सिलिकॉन मिलान के साथ विशिष्ट 940nm तरंगदैर्ध्य इसे एक सिलिकॉन रिसीवर को अधिकतम ऊर्जा हस्तांतरण के लिए अनुकूलित करता है, जिससे संवेदन अनुप्रयोगों में सिस्टम सिग्नल-टू-नॉइज अनुपात और रेंज में सुधार होता है। हैलोजन-मुक्त और RoHS अनुपालन यह सुनिश्चित करता है कि यह वैश्विक इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण के लिए आधुनिक पर्यावरणीय मानकों को पूरा करता है।

8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

8.1 करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर बिल्कुल आवश्यक क्यों है?

LED एक करंट-संचालित उपकरण है, वोल्टेज-संचालित नहीं। इसका फॉरवर्ड वोल्टेज करंट की एक विस्तृत श्रृंखला पर अपेक्षाकृत स्थिर रहता है। एक श्रृंखला रेसिस्टर के बिना, इसे सीधे वोल्टेज स्रोत से जोड़ने पर केवल स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध और LED के गतिशील प्रतिरोध द्वारा सीमित करंट खींचने का प्रयास होगा, जो बहुत कम है। यह लगभग निश्चित रूप से अधिकतम फॉरवर्ड करंट (65mA) से अधिक हो जाएगा और LED को तुरंत नष्ट कर देगा।

8.2 क्या मैं चमक नियंत्रण के लिए PWM सिग्नल से इस LED को चला सकता हूँ?

Yes, pulse-width modulation (PWM) is an excellent method for controlling the average radiant intensity. You drive the LED at its nominal current (e.g., 20mA) during the "on" pulses. The frequency should be high enough to avoid visible flicker in the sensing system (typically >100Hz). The driver circuit (transistor/MOSFET) must be able to handle the peak current.

8.3 रेडिएंट इंटेंसिटी (mW/sr) और ल्यूमिनस इंटेंसिटी (mcd) के बीच क्या अंतर है?

ल्यूमिनस इंटेंसिटी (कैंडेला में मापी गई) मानव आँख की संवेदनशीलता (फोटोपिक प्रतिक्रिया) के अनुसार भारित होती है। चूंकि यह एक 940nm पर उत्सर्जित करने वाला इन्फ्रारेड LED है, जहाँ मानव आँख की संवेदनशीलता शून्य है, इसकी ल्यूमिनस इंटेंसिटी प्रभावी रूप से शून्य है। रेडिएंट इंटेंसिटी प्रति ठोस कोण पर उत्सर्जित वास्तविक ऑप्टिकल पावर को मापती है, जो मशीन सेंसर के लिए प्रासंगिक मीट्रिक है।

8.4 25 डिग्री के "दृश्य कोण" की व्याख्या कैसे करूं?

दृश्य कोण (2θ_1/2 = 25°) का अर्थ है कुल कोणीय विस्तार जहाँ तीव्रता शिखर मान की कम से कम आधी है। अर्ध-कोण (θ_1/2) केंद्रीय अक्ष से 12.5 डिग्री है। यह अपेक्षाकृत संकीर्ण बीम को परिभाषित करता है, जो अवरक्त ऊर्जा को अधिक दूरी या अधिक निर्देशित संवेदन के लिए केंद्रित करता है, चौड़े कोण वाले एलईडी (जैसे 60° या 120°) की तुलना में।

9. Operating Principle

एक इन्फ्रारेड एलईडी एक सेमीकंडक्टर पी-एन जंक्शन डायोड है। जब जंक्शन के अंतर्निहित विभव से अधिक का एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो एन-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और पी-क्षेत्र से होल जंक्शन के पार इंजेक्ट होते हैं। जब ये आवेश वाहक सेमीकंडक्टर (GaAlAs से बने) के सक्रिय क्षेत्र में पुनर्संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा मुक्त होती है। इस विशिष्ट पदार्थ संरचना में, यह ऊर्जा इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में 940nm की शिखर तरंगदैर्ध्य वाले फोटॉनों के अनुरूप होती है। वॉटर-क्लियर एपॉक्सी पैकेज एक सुरक्षात्मक आवरण और उत्सर्जित प्रकाश के विकिरण पैटर्न को आकार देने वाले लेंस दोनों के रूप में कार्य करता है।

10. Industry Trends and Context

इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT), स्मार्ट होम सेंसर, औद्योगिक स्वचालन और वियरेबल डिवाइसों के प्रसार से प्रेरित होकर, लघुकृत, उच्च-विश्वसनीयता वाले इन्फ्रारेड घटकों की मांग लगातार बढ़ रही है। IR26-21C/L447/CT जैसे घटकों को प्रभावित करने वाले प्रमुख रुझानों में शामिल हैं:

• बढ़ी हुई एकीकरण: एक ही पैकेज में IR LED, फोटोडिटेक्टर और सिग्नल कंडीशनिंग सर्किटरी को जोड़ने वाले मॉड्यूल की ओर बढ़ रहा है।
• उच्च दक्षता: सेमीकंडक्टर सामग्री और चिप डिज़ाइन का निरंतर विकास, दिए गए इनपुट करंट के लिए उच्च विकिरण आउटपुट प्राप्त करने के लिए, पोर्टेबल उपकरणों में बैटरी जीवन में सुधार करना।
• बढ़ी हुई विश्वसनीयता: ऑटोमोटिव और औद्योगिक अनुप्रयोगों द्वारा आवश्यक उच्च रीफ्लो तापमान और कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों को सहन करने के लिए मजबूत पैकेजिंग पर ध्यान केंद्रित करें।
• मानकीकरण: वैश्विक पर्यावरण (RoHS, REACH, हैलोजन-मुक्त) और विनिर्माण (MSL, टेप-एंड-रील) मानकों का पालन अब वैश्विक बाजार पहुंच के लिए एक आधारभूत आवश्यकता है।

इस सबमिनिएचर इन्फ्रारेड LED जैसे घटक गैर-संपर्क संवेदन को सक्षम करने वाले मौलिक निर्माण खंड हैं, जो इन विकसित हो रहे क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकी है।