5mm赤外線LED SIR333-A データシート - 5.0mmパッケージ - 順電圧1.65V - 波長875nm - 許容損失150mW - 技術文書

1. 製品概要

SIR333-Aは、高強度5mm赤外線（IR）発光ダイオードです。青色プラスチックパッケージに封止されており、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。本デバイスのスペクトル出力は、一般的な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整合しており、様々なセンシングおよび伝送システムに適しています。

1.1 主な特長と利点

• 高信頼性：長期にわたる安定した性能を実現する設計。
• 高放射強度：効果的な信号伝送のための強力な赤外線出力を提供。
• 特定波長：ピーク発光波長（λp）は875nm。
• 標準リード間隔：2.54mmピン間隔で、PCB実装が容易。
• 低順電圧：省エネルギー動作に貢献。
• 環境規格適合：本製品は鉛フリーであり、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー規格（Br < 900ppm、Cl < 900ppm、Br+Cl < 1500ppm）に適合しています。

1.2 対象アプリケーション

• 自由空間伝送システム。
• 高出力要件を有する赤外線リモコン装置。
• 煙感知器。
• 一般的な赤外線応用システム。

2. 技術仕様と客観的解釈

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値を定義します。これらの限界値以下またはでの動作は保証されません。

2.2 電気光学特性

これらは、周囲温度（Ta）25°Cで測定した代表的な性能パラメータです。

測定許容差：順電圧：±0.1V、放射強度：±10%、ピーク波長：±1.0nm。

2.3 熱に関する考慮事項

デバイスの性能は温度に依存します。最大許容損失150mWは、周囲温度25°C以下で規定されています。周囲温度が上昇すると、許容可能な損失は減少します。信頼性を確保し過熱を防ぐため、熱設計においてこの点を考慮する必要があります。

3. ビニングシステムの説明

SIR333-Aは、順電流（IF）20mAで測定し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、設計者はアプリケーションの感度要件に正確に合致する部品を選択することができます。

提供されたデータには、順電圧やピーク波長に関する別個のビニングは示されておらず、代表値が使用されます。

4. 性能曲線分析

4.1 順電流 vs. 周囲温度

この曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容連続順電流が低下する様子を示しています。設計者は、高温環境で安全動作限界を超えないようにするため、このグラフを参照する必要があります。

4.2 スペクトル分布

このグラフは、波長に対する相対放射強度をプロットしたものです。代表的なピーク波長875nmと、約80nm（半値全幅）のスペクトル帯域幅を確認できます。この狭い帯域幅は、環境光からの干渉を最小限に抑え、受信機の光学フィルタと整合させるのに有利です。

3.3 ピーク発光波長 vs. 周囲温度

この特性は、ピーク波長が温度とともにどのようにシフトするかを示しています。受信機が特定の波長に同調されてい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。動作温度範囲にわたってシステム性能が変化する可能性があるためです。

4.4 順電流 vs. 順電圧（IV曲線）

IV曲線は回路設計の基本です。電流と電圧の非線形関係を示しています。代表的な順電圧は20mAで1.3Vですが、電流とともに増加し、個体間でばらつく可能性があります。電流制限抵抗または定電流ドライバが必須です。

4.5 放射強度 vs. 順電流

このプロットは、放射出力が順電流とともに増加するが、線形ではないことを示しています。標準の20mA駆動と比較して、最大パルス電流（100mA）でLEDを駆動した場合の出力の大幅な増加を強調しており、長距離または高信号強度を必要とするアプリケーションに有用です。

4.6 相対放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは、指向角または放射パターンを図示しています。代表的な半値角は20度であり、中心から±20度の位置で強度が軸上値の50%に低下することを意味します。これはLEDのビーム幅を定義し、受信機またはセンサとの位置合わせに重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

本デバイスは、標準的な5mm丸型LEDパッケージに収められています。主要寸法には、全体径（5.0mm）、リード間隔（2.54mm）、リード径が含まれます。正確なPCBフットプリント設計のため、データシートには詳細な寸法図が提供されています。規定されていない公差はすべて±0.25mmです。

5.2 極性識別

LEDのパッケージリム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。取り付け時には正しい極性を守る必要があります。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リード成形

• エポキシボール基部から少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。
• リード成形は必ず soldering.
• 曲げ加工中にパッケージにストレスをかけないように注意してください。
• リードの切断は室温で行ってください。
• PCBの穴がLEDリードと完全に合うようにし、取り付けストレスを避けてください。

6.2 はんだ付けパラメータ

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。はんだ付け箇所からエポキシボールまでの最小距離を3mm確保してください。
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、時間：最大5秒。接合部からボールまでの距離：最小3mm。
一般的な規則：高温時のリードへのストレスを避けてください。複数回のはんだ付けは行わないでください。冷却中のLEDへの衝撃から保護してください。急冷プロセスは避けてください。

6.3 洗浄

必要に応じて、室温のイソプロピルアルコールで1分以内にのみ洗浄してください。内部構造を損傷する可能性があるため、超音波洗浄は使用しないでください。超音波洗浄が避けられない場合は、出力と組立状態に細心の注意が必要です。

6.4 保存条件

30°C以下、相対湿度70%以下で保存してください。出荷後の推奨保存期間は3ヶ月です。長期保存（最大1年）の場合は、窒素雰囲気と吸湿材を入れた密閉容器を使用してください。結露を防ぐため、湿潤環境での急激な温度変化は避けてください。

7. 梱包および発注情報

7.1 ラベル仕様

製品ラベルには、CPN（顧客品番）、P/N（品番）、QTY（梱包数量）、CAT（光度ランク/ビン）、HUE（主波長ランク）、REF（順電圧ランク）、LOT No.（ロット番号）、日付コード（月）などのコードが含まれます。

7.2 梱包数量

• 袋あたり200～500個。
• 内箱あたり5袋。
• 外箱あたり10内箱。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

基本的な動作では、LEDは直列の電流制限抵抗で駆動する必要があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (電源電圧 - VF) / IF。ここで、VFはデータシートの順電圧（安全のため最大値を使用）、IFは所望の順電流（例：20mA）です。長距離用のパルス動作（例：リモコン）では、マイクロコントローラで駆動されるトランジスタスイッチを使用して、高いピーク電流（規定のデューティ比で最大1A）を供給できます。

8.2 設計上の考慮事項

• 光学的位置合わせ：20度の指向角を利用して、LEDを受信機の視野に適切に位置合わせしてください。
• 電流駆動：常に定電流源または電流制限抵抗を使用してください。電圧源に直接接続するとLEDが破損します。
• 熱管理：特に最大定格近くで動作する場合、PCBと環境が十分な放熱を可能にすることを確認してください。
• 受信機の整合：ピーク感度がこのLEDの875nm発光と一致する光検出器または受信モジュールを選択してください。
• 環境光耐性：光の変化する環境で使用されるシステムでは、IR信号を変調し、整合する変調周波数を有する受信機を使用して環境ノイズを除去することを検討してください。

9. 技術比較と差別化

SIR333-Aは、高放射強度（パルス時最大90 mW/sr）と比較的狭い20度の指向角の組み合わせによって差別化されています。これは、長距離リモコンや特定のセンサアプリケーションなど、指向性の高い高出力IRビームを必要とするアプリケーションに特に適しています。現代の環境規格（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への適合も、世界市場を対象とした製品にとって重要な利点です。強度ビンでの入手可能性により、性能ニーズに基づくコスト最適化が可能です。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 連続順電流定格とパルス順電流定格の違いは何ですか？

連続順電流（100mA）は、LEDが25°Cで無期限に扱える最大電流です。ピーク順電流（1.0A）は、非常に短いパルス（≤100μs）で非常に低いデューティ比（≤1%）の場合にのみ耐えられるはるかに高い電流です。これにより、過熱することなく、長距離伝送のための短時間の高強度光バーストが可能になります。

10.2 適切な電流制限抵抗を選択するにはどうすればよいですか？

公式 R = (電源電圧 - VF) / IF を使用してください。5V電源で20mA駆動の場合、最大VF 1.65Vを使用すると：R = (5 - 1.65) / 0.02 = 167.5 オーム。標準の180オームまたは150オームの抵抗が安全な選択となります。電流が所望の制限値を超えないようにするため、常に最大VFを使用して計算してください。

10.3 このLEDをデータ伝送に使用できますか？

はい、高速GaAlAsチップ材料により高速変調が可能であり、IRデータリンクに適しています。高放射強度は、より長いリンク距離もサポートします。設計では、必要な変調速度を達成するために適切な駆動回路を使用する必要があります。

10.4 なぜ保存条件が重要なのですか？

エポキシパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部クラックや剥離（"ポップコーン現象"）を引き起こし、即時または潜在的な故障につながる可能性があります。適切な保存はこのリスクを最小限に抑えます。

11. 実践的な設計と使用事例

11.1 事例研究：長距離IRリモコン

目的：一般的なリビングルーム環境で最大15メートルから確実に動作するリモコンを設計する。
解決策：SIR333-Aをパルスモードで駆動して使用します。マイクロコントローラがコマンドデータで変調された38kHzの搬送波信号を生成します。トランジスタスイッチが、ピーク電流1A（デューティ比≤1%）のパルスでLEDを駆動します。この高強度パルス出力により、長距離に必要な信号強度が得られます。テレビ側の受信モジュールは38kHzに同調されており、環境光やノイズを優れた形で除去します。

12. 原理紹介

赤外線発光ダイオード（IR LED）は、順方向に電気的にバイアスをかけると可視光ではない赤外線を放射する半導体p-n接合ダイオードです。デバイス内で電子が正孔と再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。発光の波長は、半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決まります。SIR333-Aはガリウムアルミニウムヒ素（GaAlAs）を使用しており、875nm付近の近赤外スペクトルで効率的な発光を提供します。

13. 開発動向

IR LED技術の一般的な動向は、高効率化（入力電力あたりの放射出力の向上）、長距離アプリケーションのための高出力密度化、およびコンパクトデバイスへの統合のための小型パッケージ化