SIR204C 3mm赤外線LEDデータシート - 直径3.0mm - 順電圧1.3V - 波長875nm - 許容損失150mW - 技術文書

1. 製品概要

SIR204Cは、3mm（T-1）のウォータークリア透明プラスチックパッケージに収められた高輝度赤外線発光ダイオードです。シリコン系光検出器との良好なスペクトルマッチングを備えた信頼性の高い赤外線放射を必要とするアプリケーション向けに設計されています。本デバイスはGaAlAsチップを採用し、ピーク波長875nmの光を生成するため、様々なセンシングおよび伝送システムに最適です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDは、高い信頼性、低い順電圧、標準的な2.54mmリード間隔を備えたコンパクトなフォームファクターなど、いくつかの主要な利点を提供します。一般的なフォトトランジスタ、フォトダイオード、および赤外線受信モジュールとスペクトル的に整合しています。本製品はRoHS、EU REACH、およびハロゲンフリー基準（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）に準拠しています。主なターゲット市場は、赤外線信号伝達またはセンシングを必要とする民生電子機器、産業オートメーション、および安全機器が含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のセクションでは、デバイスの電気的、光学的、および熱的特性の詳細な内訳を提供します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 連続順電流（I_F）：100 mA
• ピーク順電流（I_FP）：1.0 A（パルス幅 ≤ 100μs、デューティサイクル ≤ 1%）
• 逆電圧（V_R）：5 V
• 動作温度（T_opr）：-40°C ～ +85°C
• 保存温度（T_stg）：-40°C ～ +100°C
• はんだ付け温度（T_sol）：260°C（5秒以内）
• 許容損失（P_d）：150 mW（周囲温度25°C以下）

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは周囲温度（T_a）25°Cで測定され、デバイスの代表的な性能を定義します。

• 放射強度（I_e）：4.0 mW/sr（最小）～ 6.4 mW/sr（代表値） I_F=20mA時。パルス条件（I_F=100mA、デューティ1%）下では30 mW/sr、I_F=1A時では最大300 mW/srに達します。
• ピーク波長（λ_p）：875 nm（代表値） I_F=20mA時。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：80 nm（代表値） I_F=20mA時。
• 順電圧（V_F）：1.3V（代表値）～ 1.6V（最大） I_F=20mA時。これは高電流パルス動作下では増加します。
• 逆電流（I_R）：最大10 μA V_R=5V時。
• 指向角（2θ_1/2）：30度（代表値） I_F=20mA時。

注：測定不確かさは、V_Fに対して±0.1V、I_eに対して±10%、λ_p.

に対して±1.0nmです。

3. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性曲線が含まれています。

3.1 順電流 vs. 周囲温度

この曲線は、最大許容連続順電流と周囲動作温度の関係を示しています。温度が上昇すると、許容損失限界を超えないようにし、長期信頼性を確保するために、最大許容電流は直線的に減少します。

3.2 スペクトル分布

スペクトル出力グラフは、代表的な帯域幅80nmで875nmでのピーク放射を確認します。この広い帯域幅は、近赤外領域で広いスペクトル感度を持つシリコン検出器との良好な互換性を保証します。

3.3 ピーク放射波長 vs. 周囲温度

ピーク波長は温度とともにわずかにシフトします。これは半導体LEDの一般的な特性です。設計者は、波長が重要なアプリケーション、特に-40°Cから+85°Cの全動作温度範囲にわたって、このシフトを考慮に入れる必要があります。

3.4 順電流 vs. 順電圧

このIV曲線は、電流と電圧の指数関数的関係を示しています。代表的な順電圧は低く（20mAで1.3V）、エネルギー効率の良い動作に貢献します。この曲線は、適切な電流制限回路を設計するために不可欠です。

3.5 放射強度 vs. 順電流

放射強度は順電流とともに増加しますが、熱的および効率効果により、高電流では準線形の関係を示します。このグラフは、必要な出力強度を得るための最適な駆動電流を決定するのに役立ちます。

3.6 相対放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは、30度の半値角で特徴付けられる空間放射パターンを定義します。強度は0°（軸上）で最も高く、コサインに似た関数に従って減少します。これは、適切なアライメントと信号強度を確保するための光学システム設計において重要です。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

SIR204Cは標準的なT-1（3mm）ラウンドパッケージを使用します。主要寸法には、本体直径3.0mm、代表的なリード間隔2.54mm、および全長が含まれます。特に指定がない限り、すべての寸法公差は±0.25mmです。レンズはウォータークリアで、赤外線スペクトル全体が大きな吸収なく通過できます。

4.2 極性識別

LEDのプラスチックレンズの縁には平らな面があり、通常はカソード（負極）リードを示します。長いリードは通常アノード（正極）です。逆バイアス損傷を防ぐため、回路組立時には正しい極性を守る必要があります。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

手はんだ付けまたはフローはんだ付けが使用できます。絶対最大はんだ付け温度は260°Cで、はんだ付け時間は5秒を超えてはなりません。フローはんだ付け時には、エポキシパッケージへの熱ストレスを最小限に抑えるため、LED本体をPCB表面から少なくとも1.5mm以上離しておくことを推奨します。デバイスは、-40°Cから+100°Cの温度範囲で、乾燥した静電気防止環境に保管する必要があります。

6. 梱包および注文情報

6.1 梱包数量仕様

LEDは通常、袋と箱に梱包されます：袋あたり200-1000個、箱あたり5袋、カートンあたり10箱。

6.2 ラベル形式仕様

製品ラベルには、主要識別子が含まれます：顧客生産番号（CPN）、生産番号（P/N）、梱包数量（QTY）、ランク（CAT）、ピーク波長（HUE）、参照（REF）、およびロット番号（LOT No）。

7. アプリケーション提案

• 7.1 代表的なアプリケーションシナリオ自由空間伝送システム：
• リモコン、短距離データリンク。光電スイッチ：
• 物体検出、位置検知、スロットセンサー。煙感知器：
• 減光式煙感知チャンバーで使用されます。一般的な赤外線システム：
• 暗視照明装置、セキュリティシステム。フロッピーディスクドライブ：

トラックゼロ検出の歴史的な用途。

• 7.2 設計上の考慮事項電流制限：_F常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して、I
• を所望の値（連続動作では通常20mAから100mAの間）に制限してください。熱管理：
• 許容損失は低いですが、最大定格付近または高い周囲温度で動作する場合は、十分なPCB銅面積または放熱対策を確保してください。光学設計：
• 放出光を効果的に集光または平行光にするために、レンズ、反射器、または絞りを設計する際には、30度の指向角を考慮してください。逆電圧保護：

低い逆電圧定格（5V）のため、静電気放電や極性誤りによる損傷を受けやすいです。逆電圧過渡が発生する可能性のある回路では、並列保護ダイオードの追加を検討してください。

8. 技術比較と差別化

SIR204Cは、標準的な3mmパッケージ、比較的高い放射強度（20mAで最大6.4 mW/sr）、および低い順電圧の組み合わせによって差別化されています。一部の古い赤外線LEDと比較して、より優れた信頼性と現代の環境規制（RoHS、ハロゲンフリー）への準拠を提供します。シリコン検出器とのスペクトルマッチングは、異なるピーク波長を持つLEDに対する主要な利点であり、システム感度を最大化します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 連続順電流とピーク順電流の違いは何ですか？

連続順電流（100mA）は、損傷のリスクなく無期限に印加できる最大の直流電流です。ピーク順電流（1A）は、非常に短いパルス（≤100μs）で非常に低いデューティサイクル（≤1%）でのみ印加できるはるかに高い電流です。これにより、長距離センシングや同期目的のための短時間の高強度光バーストが可能になります。

9.2 周囲温度は性能にどのように影響しますか？

特性曲線に示されているように、温度が上昇すると、最大許容連続電流が減少し、ピーク波長がわずかにシフトする可能性があります。放射強度も高温では低下する可能性があります。-40°Cから+85°Cの範囲の極限で動作することを意図した設計では、動作電流をそれに応じて減額する必要があります。

9.3 ヒートシンクは必要ですか？

50mA以下の連続電流で動作するほとんどのアプリケーションでは、PCBが熱拡散用にある程度の銅面積を提供する場合、専用のヒートシンクは必要ありません。100mAの連続電流で動作する場合、特に高い周囲温度では、接合温度を安全限界内に保つために、慎重な熱設計が推奨されます。

10. 実践的な設計と使用事例

事例：物体近接センサー

代表的な光電スイッチでは、SIR204Cはフォトトランジスタと対で使用されます。LEDは20-50mAの電流で駆動され、多くの場合特定の周波数（例：38kHz）で変調され、環境光干渉を除去します。放出された赤外線は近くの物体で反射され、フォトトランジスタによって検出されます。LEDの30度の指向角は、検出範囲と視野の間の良好なバランスを提供します。低い順電圧により、センサーは単純な電流制限抵抗を使用して3.3Vまたは5Vのロジック電源から効率的に給電できます。設計者は、LEDと検出器の機械的アライメントを確保し、直接的な光学的クロストークを防ぐためにバリアを使用する必要があります。

11. 動作原理

赤外線発光ダイオード（IR LED）は、半導体p-n接合ダイオードです。順方向バイアスが印加されると、n領域からの電子とp領域からの正孔が活性領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーが光子の形で放出されます。放出光の波長（色）は、半導体材料（この場合はガリウムアルミニウムヒ素 - GaAlAs）のバンドギャップエネルギーによって決定され、875nm付近の近赤外スペクトルで光子を生成するように設計されています。この波長は人間の目には見えませんが、シリコン系センサーによって効率的に検出されます。

12. 業界動向と発展