5.0mm 赤外線LED IR323/H0-A データシート - 5mmパッケージ - 順電圧1.2V - 波長940nm - 許容損失150mW - 技術文書

1. 製品概要

IR323/H0-Aは、5.0mm青色プラスチックパッケージに収められた高強度赤外線発光ダイオードです。940nmスペクトルで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、一般的なシリコンフォトトランジスタ、フォトダイオード、赤外線受信モジュールとスペクトル的に整合しており、様々な光電子システムにおける汎用性の高いコンポーネントとなっています。

主な利点は、高信頼性、優れた放射強度、および省エネ動作に貢献する低順電圧です。本製品はRoHS、EU REACH、ハロゲンフリー規格を含む主要な環境規制に準拠しており、現代の電子機器製造における適合性を確保しています。

2. 技術仕様詳細

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、長寿命と信頼性を確保するために厳格な制限内で動作するよう設計されています。連続順電流（IF）は100 mAです。パルス動作では、特定の条件下（パルス幅≤100μs、デューティサイクル≤1%）でピーク順電流（IFP）1.0 Aが許容されます。最大逆電圧（VR）は5 Vです。動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+85°C、保管温度範囲は-40°Cから+100°Cです。周囲温度25°C以下の最大許容損失（Pd）は150 mWです。はんだ付け温度は260°Cを5秒以内で超えてはなりません。

2.2 電気光学特性

全ての特性は周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。放射強度（Ie）は主要な性能指標です。順電流（IF）20mA時、標準放射強度は3.5 mW/sr、最小値は2.0 mW/srです。パルス条件下（IF=100mA、パルス幅≤100μs、デューティ≤1%）では、標準強度は15 mW/srに達します。同じパルス条件下でピーク電流1A時、標準強度は150 mW/srです。

ピーク発光波長（λp）は標準940nm、スペクトル帯域幅（Δλ）は45nmです。順電圧（VF）は低く、20mA時標準1.2V、最大1.5Vです。100mA（パルス）時、VFは標準1.3V（最大1.6V）です。1A（パルス）時、VFは標準2.6V（最大4.0V）まで上昇します。逆電流（IR）はVR=5V時最大10 μAです。指向角（2θ1/2）は標準60度で、放射コーンを定義します。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、IF=20mAで測定された放射強度に基づき、異なる性能グレード（ビン）で提供されています。これにより設計者は、受信回路の感度要件に正確に合致するコンポーネントを選択できます。

• ビン H:放射強度範囲 2.0 mW/sr（最小）～ 3.2 mW/sr（最大）。
• ビン J:放射強度範囲 2.8 mW/sr（最小）～ 4.5 mW/sr（最大）。
• ビン K:放射強度範囲 4.0 mW/sr（最小）～ 6.4 mW/sr（最大）。

測定不確かさは以下の通りです：順電圧±0.1V、光度±10%、主波長±1.0nm。

4. 性能曲線分析

4.1 順電流 vs. 周囲温度

このデレーティング曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容順電流がどのように減少するかを示しています。このグラフは熱管理と、あらゆる環境条件下でLEDが安全動作領域（SOA）内で動作することを確保するために極めて重要です。

4.2 スペクトル分布

スペクトル出力グラフは、940nmを中心とした狭帯域発光を確認しています。この波長は、近赤外領域でピーク感度を持つシリコン系検出器との互換性に理想的であり、より短いIR波長と比較して人間の目には見えにくいという利点があります。

4.3 ピーク発光波長 vs. 周囲温度

この曲線は、接合温度の変化に伴うピーク波長のわずかなシフトを示しています。広い温度範囲にわたって正確なスペクトル整合が必要とされるアプリケーションでは、このシフトを理解することが重要です。

4.4 順電流 vs. 順電圧

このIV特性曲線は、ダイオードに典型的な非線形特性を示しています。印加された順電圧と結果として生じる電流の関係を示しており、定電流源または抵抗制限電圧源を使用する場合の駆動回路設計に不可欠です。

4.5 放射強度 vs. 順電流

このグラフは、駆動電流と光出力の間の超線形関係を示しています。放射強度は電流とともに、特にパルス高電流領域で顕著に増加し、高輝度パルスアプリケーションにおける本デバイスの能力を強調しています。

4.6 相対放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは指向角を視覚化し、中心軸（0°）からの角度が増加するにつれて放射強度がどのように減少するかを示しています。典型的な60度の指向角（強度が半分に低下する角度）はこの曲線によって確認されており、光学アライメントと照射範囲の設計に不可欠です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法図

機械図面はLEDの物理的寸法を規定しています。主要な寸法は、全体径5.0mm、リード間隔2.54mm（スルーホール部品の標準）、ベースからレンズ上の各点までの距離を含みます。図面には、重要な公差（特に指定がない限り通常±0.25mm）が記載された上面図と側面図が含まれます。アノード（正極）リードは通常、長いリードで識別されます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リード成形

リードは、エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた位置で曲げる必要があります。成形ははんだ付け前、室温で行い、パッケージにストレスを与えたり内部ワイヤーボンドを損傷したりしないように注意してください。PCBの穴はLEDリードと正確に位置合わせされ、取り付けストレスを防止する必要があります。

6.2 保管

LEDは30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管してください。出荷後の推奨保管期間は3ヶ月です。長期保管（最大1年）の場合は、窒素雰囲気と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。防湿バッグを開封後、部品は24時間以内に使用してください。

6.3 はんだ付けプロセス

はんだ付けは、はんだ接合部がエポキシボールから少なくとも3mm離れた位置で行う必要があります。推奨条件は以下の通りです：

• 手はんだ：はんだごて先温度 最大300°C（最大30W）、はんだ付け時間 最大3秒。
• フロー/ディップはんだ付け：予熱温度 最大100°C（最大60秒）、はんだ浴温度 最大260°C（最大5秒）。

推奨はんだ付けプロファイルグラフが提供されており、徐々に温度を上昇させ、液相線以上の一定時間を定義し、制御された冷却を示しています。急激な温度サイクルは避けてください。ディップまたは手はんだ付けは1回以上行わないでください。高温時にLEDを機械的衝撃から保護してください。

6.4 洗浄

洗浄が必要な場合は、室温のイソプロピルアルコールを1分以内で使用し、その後風乾してください。内部構造を損傷するリスクがあるため、超音波洗浄は推奨されません。

7. 梱包および発注情報

7.1 ラベル仕様

梱包上のラベルには、顧客品番（CPN）、品番（P/N）、梱包数量（QTY）、光度ランク（CAT）、主波長ランク（HUE）、順電圧ランク（REF）、ロット番号（LOT No）、月次コード（X）などの主要情報が含まれています。

7.2 梱包仕様

LEDは静電気防止バッグに梱包されています。標準梱包フローは以下の通りです：バッグあたり200-500個、内箱あたり5バッグ、外箱（マスターカートン）あたり10内箱。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 自由空間伝送システム：短距離無線データリンク、リモコン、近接センサーなど。
• 光電スイッチおよび物体検出：光検出器と組み合わせて、物体の存在、位置、動きを検知するために使用されます。
• フロッピーディスクドライブ：過去にはディスクの存在やトラック位置の検知に使用されていました。
• 煙感知器：煙粒子がIRビームを散乱または遮断する減光式感知器に採用されています。
• 一般的な赤外線システム：940nm赤外光の信頼性の高い光源を必要とするあらゆるアプリケーション。

8.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：所望の順電流（IF）を設定するために、定電流源または直列電流制限抵抗を使用してください。電源要件を計算する際は、順電圧（VF）降下を考慮してください。
• 熱管理：デレーティング曲線に従ってください。高電流または高温環境での連続動作では、接合温度を制限内に保つために、放熱対策または強制空冷を検討してください。
• 光学設計：60度の指向角がビームの広がりを定義します。異なるビームパターンが必要な場合は、レンズまたは絞りを使用してください。受信センサーとの適切なアライメントを確保してください。
• 電気的保護：最大逆電圧がわずか5Vであるため、逆電圧スパイクおよび静電気放電（ESD）に対する保護対策を組み込んでください。

9. 技術比較と差別化

IR323/H0-Aは、標準的な5mmスルーホールパッケージ、正確に定義された940nm波長、および高放射強度の組み合わせによって差別化されています。一般的なIR LEDと比較して、保証された性能ビン、包括的な環境適合性（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）、および典型的な性能曲線に裏付けられた詳細で信頼性の高いデータシート仕様を提供します。低順電圧は、バッテリー駆動アプリケーションにおいて駆動回路の消費電力を削減する利点があります。

10. よくあるご質問（FAQ）

Q: ビンH、J、Kの違いは何ですか？

A: ビンは、20mA時の異なる保証最小および最大放射強度レベルを表します。ビンKが最高出力、次いでJ、Hの順です。受信回路に必要な感度に基づいて選択してください。

Q: このLEDを5V電源で直接駆動できますか？

A: できません。順電圧は20mA時で約1.2-1.5Vしかありません。5Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、LEDを破壊します。電流を制限するための直列抵抗を使用する必要があります。例えば、5V電源で目標IF=20mAの場合、R = (5V - 1.2V) / 0.02A = 190オーム（標準200オーム抵抗を使用）。

Q: なぜピーク電流（1A）は連続電流（100mA）よりもずっと高いのですか？

A: これは熱的な制限によるものです。高連続電流では、半導体接合部に熱が蓄積します。パルスモード（非常に短いパルスで低デューティサイクル）では、接合部が過熱する時間がないため、短時間でより高い瞬間電流が可能になります。

Q: 青色パッケージの色は重要ですか？

A: 青色プラスチックは、発光する940nm赤外光に対して透明なエポキシ樹脂です。この色は視覚的な識別のためのものであり、出力波長へのフィルタリング効果は最小限です。

11. 実用的な使用例

シンプルな物体検知センサーの設計：IR323/H0-Aをフォトトランジスタとペアリングします。LEDとフォトトランジスタを通路を挟んで向かい合わせに配置します。物体が赤外線ビームを遮断すると、フォトトランジスタからの信号が低下します。940nm波長は不可視であるため、周囲の可視光からの干渉を防ぎます。高放射強度により、アライメントと光学系に応じて数センチメートルから1メートルの距離にわたって信頼性の高い検知のための強力な信号が確保されます。低順電圧により、LED用のシンプルなトランジスタスイッチと電流制限抵抗を使用して、3.3Vマイクロコントローラーボードからセンサーを駆動することが可能です。

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。順電圧が印加されると、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際、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。使用される特定の半導体材料（ガリウムアルミニウムヒ素 - GaAlAs）がエネルギーバンドギャップを決定し、それが今度は放出される光子の波長を定義します。この場合、約940nmで近赤外スペクトルにあります。プラスチックパッケージは半導体チップを封入・保護するとともに、放射ビームを形成する一次レンズとして機能します。

13. 技術トレンド

赤外線LED技術は進化を続けています。一般的なトレンドには、放射強度と電力効率（電気入力ワットあたりの光出力）の向上があり、より長距離または低消費電力が可能になっています。また、自動組立のためのスルーホールタイプよりも表面実装デバイス（SMD）パッケージがより一般的になるなど、小型化への動きもあります。さらに、統合化が主要なトレンドであり、LEDがドライバー、変調器、またはセンサーさえも単一モジュールに組み合わせられ、ジェスチャーセンシングや飛行時間（ToF）距離測定などの特定のアプリケーションに使用されています。基礎となる材料科学は、信頼性、熱性能、および波長安定性の向上に焦点を当てています。