SIR234 3mm赤外線LEDデータシート - 直径3.0mm - 順方向電圧1.6V - 波長875nm - 許容損失150mW - 技術文書

1. 製品概要

SIR234は、3mm（T-1）青色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。シリコンフォトダイオード、フォトトランジスタ、赤外線受信モジュール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。本デバイスは低い順方向電圧を特徴とし、鉛フリー、RoHS準拠、ハロゲンフリーの材料で構成されており、EU REACH規制にも準拠しています。

1.1 中核的な利点

• 高い信頼性と長い動作寿命。
• 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で、PCBへの実装が容易です。
• 低い順方向電圧により、省エネルギー動作に貢献します。
• 一般的なシリコン系フォトダイオードとの優れたスペクトルマッチングにより、信号受信を最適化します。
• 環境に配慮した構造（鉛フリー、ハロゲンフリー、RoHS、REACH準拠）。

1.2 ターゲット市場とアプリケーション

この赤外線LEDは、様々な光電子システムに適しています。主なアプリケーションには、リモコンのための自由空間伝送システム、物体検出や計数のための光電スイッチ、煙感知器、様々な赤外線ベースのセンシングシステム、およびフロッピーディスクドライブなどのレガシーストレージデバイスへの統合が含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

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。

• 連続順方向電流（I_F)）： 100 mA
• ピーク順方向電流（I_FP)）： 1.0 A（パルス幅 ≤ 100μs、デューティサイクル ≤ 1%）
• 逆方向電圧（V_R)）： 5 V
• 動作温度（T_opr)）： -40°C ～ +85°C
• 保管温度（T_stg)）： -40°C ～ +85°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以下時）

2.2 電気光学特性

周囲温度（T_a）25°Cで測定されたこれらのパラメータは、通常動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 放射強度（E_e):
  • I_F= 20mA時： 標準 9.3 mW/sr（最小 5.6 mW/sr）。
  • I_F= 100mA（パルス）時： 標準 35 mW/sr。
  • I_F= 1A（パルス）時： 標準 350 mW/sr。
• ピーク波長（λ_p)）： 875 nm（I_F=20mA時、標準値）。
• スペクトル帯域幅（Δλ））： 80 nm（I_F=20mA時、標準値）。
• 順方向電圧（V_F):
  • I_F= 20mA時： 1.3V（最小）、1.6V（標準）。
  • I_F= 100mA（パルス）時： 1.4V（標準）、1.8V（最大）。
  • I_F= 1A（パルス）時： 2.6V（標準）、4.0V（最大）。
• 逆方向電流（I_R)）： V_R= 5V時、≤ 10 μA。
• 指向角（2θ_1/2)）： 30度（標準）。

3. ビニングシステムの説明

SIR234は、その放射強度に基づいて異なる性能グレードまたはビンで提供されています。これにより、設計者はアプリケーションの特定の出力要件を満たすデバイスを選択できます。

測定条件： I_F= 20mA、T_a= 25°C。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電流 vs. 周囲温度

このデレーティング曲線は、許容損失限界を超えないようにするため、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容連続順方向電流がどのように減少するかを示しています。

4.2 スペクトル分布

スペクトル出力グラフは、875nmでのピーク放射と80nmの標準帯域幅を確認しており、近赤外領域でピーク感度を持つシリコンフォトダイオードとの互換性を保証します。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）

この曲線は、電流と電圧の非線形関係を示しています。20mA時の標準V_Fが1.6Vと低いことは効率的な動作を示しますが、高パルス電流（例：1A）下では電圧が大幅に上昇します。

4.4 相対放射強度 vs. 角度変位

このプロットは空間放射パターンを定義し、強度がピーク値の50%に低下する30度の半値角を示しています。これは光学的な結合とアライメントを設計する上で極めて重要です。

4.5 波長と強度の温度依存性

これらの曲線は、接合温度が上昇するとピーク波長がわずかにシフトし、放射強度が一般的に低下することを示しており、精密アプリケーションにおける熱管理にとって重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

SIR234は、標準的なT-1（直径3mm）ラウンドパッケージを使用しています。主要寸法には、本体直径3.0mm、標準リード間隔2.54mm（0.1インチ）、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。カソードは通常、パッケージリムのフラットスポットおよび/または短いリードで識別されます。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

• 手はんだ付け： 温度制御されたはんだごてを使用してください。リードごとはんだ付け時間は、温度350°C以下で最大3秒に制限してください。
• ウェーブ/リフローはんだ付け： 本デバイスは、絶対最大定格に従い、最大5秒間、ピークはんだ付け温度260°Cに耐えることができます。
• 洗浄： 青色透明プラスチックエポキシと適合する適切な溶剤を使用してください。
• 保管条件： 指定された温度範囲-40°C～+85°C内の乾燥した静電気防止環境で保管してください。過度の湿気への暴露は避けてください。

7. 包装・発注情報

7.1 包装仕様

ユニットは通常、袋詰めで提供されます：1袋あたり200～1000個。5袋が1箱に梱包され、10箱が1マスターカートンに梱包されます。

7.2 ラベル情報

製品ラベルには、顧客部品番号（CPN）、メーカー部品番号（P/N）、包装数量（QTY）、性能ランク（CAT）、ピーク波長（HUE）、ロット番号（LOT No）などの主要な識別情報が含まれます。

8. アプリケーション設計の提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

連続動作の場合、単純な直列電流制限抵抗が必要です。抵抗値は R = (供給電圧（V_supply） - V_F) / I_F で計算されます。より高いピーク強度を達成するためのパルス動作では、ドライバ回路が指定された幅とデューティサイクル制限（≤100μs、≤1%）内で必要な電流パルスを供給できることを確認してください。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動： 絶対最大連続またはパルス電流定格を決して超えないでください。信頼性の高い動作のためには、安定した電流源または適切に計算された直列抵抗を使用してください。
• 放熱対策： パッケージは小さいですが、高電流での連続動作や高温環境下では、放熱を助け性能を維持するために、PCBレイアウト技術（サーマルリリーフパッド、銅箔充填など）を考慮してください。
• 光学設計逆極性保護
• ： 5Vを超える逆方向電圧はLEDを損傷する可能性があります。供給電源の極性が逆転する可能性がある場合は、保護回路を組み込んでください。9. 技術比較と差別化

SIR234は、標準的な3mmパッケージ、比較的高い放射強度（Pビンで最大24 mW/sr）、および低い順方向電圧の組み合わせによって差別化されています。一部の古いまたは汎用のIR LEDと比較して、パルス動作（1Aピーク）に関する保証された仕様と、現代の環境基準（RoHS、ハロゲンフリー、REACH）への明示的な準拠は、現代の設計要件に適しています。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 青色透明パッケージの目的は何ですか？

青色プラスチックは短波長通過フィルターとして機能し、外部からの可視光（検出器でノイズを引き起こす可能性がある）を遮断しながら、チップからの875nm赤外線を効率的に通過させます。また、機械的および環境的保護も提供します。

10.2 このLEDを5Vマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

できません。マイクロコントローラのGPIOピンは通常、リスクなく20mAを連続的に供給できず、100mAや1Aのパルスを供給することは確実にできません。LEDが必要とするより高い電流をスイッチングするために、MCUピンで制御されるトランジスタ（BJTまたはMOSFET）などの外部ドライバ回路を使用する必要があります。

10.3 正しいビン（L、M、N、P）をどのように選択しますか？

アプリケーションのリンクバジェット（距離、検出器感度）に必要な放射強度に基づいて選択してください。より長い距離や低感度の検出器には、より高いビン（NまたはP）が望ましいです。短距離アプリケーションでは、より低いビン（LまたはM）で十分であり、コスト効率が良い場合があります。

10.4 なぜ1Aパルス時の順方向電圧は20mA時よりも高いのですか？

これは、半導体チップとボンディングワイヤの内部直列抵抗によるものです。電流が増加すると、この抵抗にかかる電圧降下（V = I * R）が大幅に増加し、より高い総順方向電圧につながります。

11. 実用的な使用例

シナリオ： 自動販売機における物体検出。

SIR234 LEDと対応するフォトトランジスタが、商品シュートの反対側に配置されます。LEDは20mAの連続電流で駆動されます（安定した出力のためにビンMが選択されます）。物体がない場合、フォトトランジスタはIRビームを受信して導通します。商品がシュートを通過すると、ビームが遮断され、フォトトランジスタの出力状態が変化します。この信号は機械のコントローラに送られ、商品排出を確認します。30度のビームにより、時間の経過とともにわずかな機械的なずれがあっても確実な検出が保証されます。12. 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（アノードにカソードに対して正の電圧を印加）されると、n領域からの電子とp領域からの正孔が接合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、エネルギーを放出します。この特定のデバイスでは、ガリウムアルミニウムヒ素（GaAlAs）で作られており、このエネルギーは主にピーク波長875ナノメートルの赤外線光子として放出されます。これは人間の目には見えませんが、シリコン系センサーで検出可能です。

13. 業界動向

センシング用赤外線エミッタのトレンドは、より高い効率、より低い消費電力、および統合度の向上に向かっています。これには、内蔵ドライバーを備えたデバイス、ノイズ耐性のための変調出力、自動組立のための表面実装パッケージ（SMD）が含まれます。3mm T-1パッケージのようなスルーホール部品は、試作、修理、および特定の産業アプリケーションにとって依然として重要ですが、新しい設計では、より小さな占有面積と大量生産への適合性のために、SMDバリアントをますます好む傾向にあります。環境準拠（RoHS、ハロゲンフリー）への重点は、現在、電子業界全体での標準要件となっています。

The trend in infrared emitters for sensing continues toward higher efficiency, lower power consumption, and increased integration. This includes devices with built-in drivers, modulated output for noise immunity, and surface-mount packages (SMD) for automated assembly. While through-hole components like the 3mm T-1 package remain vital for prototyping, repairs, and certain industrial applications, new designs increasingly favor SMD variants for their smaller footprint and suitability for high-volume manufacturing. The emphasis on environmental compliance (RoHS, halogen-free) is now a standard requirement across the electronics industry.