850nm赤外線LED 3.0x3.0x2.1mm 1.7V 1.7W EMCパッケージ データシート

1. 製品概要

この赤外線LEDは高信頼性のEMCパッケージで設計されており、セキュリティ監視、カメラ用赤外線照明、マシンビジョンシステムに適しています。パッケージ寸法は3.00mm x 3.00mm x 2.10mmです。ピーク波長850nm、低順方向電圧、RoHS準拠が特長です。耐湿性レベルはレベル3です。

1.1 概要

本製品はEMC（エポキシ成形コンパウンド）パッケージ構造を採用しており、優れた信頼性と機械的強度を提供します。各種セキュリティ監視およびセンサー電子製品に広く応用されています。コンパクトな3.0mm角のフットプリントにより、高密度アレイ設計が可能です。

1.2 特長

• 低順方向電圧（1000mA時、標準1.7V）
• ピーク波長λp=850nm
• 鉛フリーリフロー半田付け対応
• 耐湿性レベル：レベル3（168時間フロアライフ）
• RoHS準拠

1.3 用途

• 監視システム
• カメラ用赤外線照明
• マシンビジョンシステム

2. 技術パラメータ分析

2.1 光学および電気的特性

以下の表は、特に指定がない限り、Ts=25°C、順方向電流1000mAで測定した主要な光学・電気パラメータをまとめたものです。

1000mA時の順方向電圧は1.4V～2.0Vの範囲で、標準値は1.7Vです。この低い順方向電圧により消費電力が低減され、システム効率が向上します。ピーク波長は850nmを中心としており、この波長付近にピーク感度を持つシリコンベースのカメラセンサーに最適です。37nmのスペクトル半値幅は、効率とフィルター適合性のバランスが良好です。全放射束は450mW～1120mWの範囲で、長距離照明に適した高出力が得られます。90°の視野角は、エリア照明に適した広ビームを提供します。ジャンクションから半田ポイントまでの熱抵抗は16°C/Wであり、良好な熱特性を示しています。

2.2 絶対最大定格

安全な動作を確保するため、以下の絶対最大定格を超えないようにしてください。

1000mAの順方向電流はパルス動作（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）の場合です。連続動作の場合、放熱を適切に管理し、ジャンクション温度を115°C未満に保つ必要があります。取り扱い時のESD保護は必須です。

3. ビン分類システム

LEDは製造時に全放射束（Φe）およびピーク波長（WLP）に基づいて選別・ビン分類されます。ビンコードはラベルに、ΦeおよびWLPの具体的な値とともに印刷されています。これにより、カメラ照明パネルなど、マッチングしたLEDアレイを必要とするアプリケーションで一貫した光学性能が得られます。

4. 性能曲線分析

4.1 順方向電圧 vs. 順方向電流

図1-6は、標準的な順方向電圧の順方向電流に対する依存性を示しています。1000mAではVFは約1.7Vです。曲線は典型的なダイオードの指数特性に従います。設計者は定電流ドライバを設計する際にこの変動を考慮する必要があります。

4.2 順方向電流 vs. 相対強度

図1-7は、1000mAまでの順方向電流に対して相対放射強度がほぼ直線的に増加することを示しており、良好な効率を表しています。低電流では出力も比例して低くなりますが、直線性は広い動作範囲にわたって安定した性能を示唆しています。

4.3 温度 vs. 相対強度

図1-8は、半田ポイント温度（Ts）が上昇すると相対強度が低下することを示しています。85°Cでは、強度は25°C時の約80%に低下します。高温環境やLEDを最大電流近くで駆動する場合、この熱影響を考慮する必要があります。

4.4 スペクトル分布

図1-9は、850nmを中心とし半値幅37nmの発光スペクトルを示しています。このスペクトルはGaAs材料を用いた赤外線LEDに典型的です。この狭い発光スペクトルは一般的なシリコンフォトディテクタとよく一致します。

4.5 放射ダイアグラム

図1-10は、半値角45°（全幅半値90°）の放射パターンを示しています。パターンはほぼランバート型であり、広い範囲に均一な照明を提供します。

4.6 温度 vs. 順方向電流

図1-11は、半田ポイント温度に対する許容最大順方向電流を示しています。Ts=25°Cでは最大電流は1000mA、Ts=85°Cでは約500mAに低下します。このディレーティング曲線は熱管理において重要です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDパッケージの寸法は、3.00mm x 3.00mm x 2.10mm（長さx幅x高さ）です。パッケージ本体は黒色で、赤外線透過性のレンズを備えています。アノードおよびカソードパッドは底面図で識別できます。カソードパッドは放熱のために面積が大きくなっています。推奨半田付けパッドパターンは図1-5に示されており、適切な機械的および熱的取り付けを確保するための具体的な寸法（0.69mm、1.45mm、0.46mmなど）が記載されています。

5.2 極性識別

極性はパッケージにマークされています。アノード（正）とカソード（負）が表示されています。底面図にパッド位置が示されています。

5.3 キャリアテープとリール寸法

LEDは図2-1に示す寸法のキャリアテープに包装されています。1リールあたり3000個です。リール寸法：A=12.7±0.3mm、B=330.2±2mm、C=79.5±1mm、D=14.3±0.2mm。テープには極性マークが付けられ、向きを示しています。

5.4 ラベル情報

ラベルには、品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード（全放射束およびピーク波長のビンを含む）、順方向電圧ビン、数量、日付が含まれます。ラベルにはトレーサビリティ用のバーコードも含まれています。

6. 半田付けおよび組立ガイド

6.1 SMTリフロー半田付けプロファイル

推奨リフロー半田付けプロファイルを図3-1に示します。主要パラメータ：予熱：150°C～200°C、60～120秒；217°C以上：最大60秒；ピーク温度：260°C、最大10秒；冷却速度：最大6°C/秒。25°Cからピークまでの総時間は8分未満とします。リフロー半田付けは2回を超えて行わないでください。2回のリフロー間に24時間以上経過した場合、吸湿によりLEDが損傷する可能性があります。

6.2 手半田付け

手半田付けが必要な場合、こて温度は300°C未満、接触時間は3秒未満としてください。手半田付けは1回のみ許容されます。

6.3 修理

半田付け後の修理は推奨しません。やむを得ない場合は、両頭半田ごてを使用し、LEDの特性が損なわれていないことを確認してください。

6.4 注意事項

封止材はシリコーンであり、柔らかいため、上面に過度な圧力をかけないでください。反ったPCBへの取り付けや、半田付け後の基板の曲げを避けてください。冷却中の機械的力や振動を加えないでください。急冷は避けてください。

7. 包装および注文情報

7.1 包装数量

標準包装：1リールあたり3000個。LEDはキャリアテープに配置され、EIA-481に従ってリールに巻かれています。

7.2 防湿包装

各リールは、乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに防湿バッグ（MBB）に入れられます。その後バッグは密封され、低湿度環境を維持します。ラベルには耐湿性レベルの情報が含まれます。

7.3 段ボール箱

複数のリールは、輸送用に適切な緩衝材とともに段ボール箱に梱包されます。

7.4 保管条件

アルミホイルバッグを開封する前は、30°C以下、75%RH以下で、梱包日から1年間保管できます。開封後は、30°C以下、60%RH以下で保管し、168時間（7日間）以内に使用してください。保管期間を超えた場合、または乾燥剤が変色した場合は、使用前に60±5°Cで24時間以上のベーキングが必要です。

8. 取り扱い注意事項

8.1 硫黄およびハロゲンの制限

動作環境および接触材料には、100PPMを超える硫黄元素または化合物を含めてはなりません。臭素および塩素の含有量はそれぞれ900PPM未満、合計で1500PPM未満とします。これにより、LEDの腐食や変色を防ぎます。

8.2 VOCおよび材料適合性

治具材料からの揮発性有機化合物（VOC）はシリコーン封止材に浸透し、熱や光にさらされると変色を引き起こす可能性があります。特定のアプリケーション環境で全ての材料の適合性をテストすることを推奨します。有機蒸気を放出する接着剤は使用しないでください。

8.3 シリコーン表面の取り扱い

シリコーンレンズ表面は柔らかく、ほこりが付着しやすいです。ピンセットや適切な工具を使用して部品の側面から扱ってください。レンズ表面に直接触れないでください。洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールを使用してください。超音波洗浄はLEDを損傷する可能性があるため推奨しません。

8.4 回路設計上の考慮事項

駆動回路は、電流を絶対最大定格以下に制限するように設計してください。電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。急峻なI-V特性のため、わずかな電圧変動で大きな電流変化が生じる可能性があります。LEDに逆電圧を印加しないでください。マイグレーションや損傷の原因となります。

8.5 熱設計

熱管理は重要です。ジャンクション温度は常に115°Cを超えないようにしてください。PCBの銅領域やサーマルビアを介して適切な放熱を提供してください。ジャンクションから半田ポイントまでの熱抵抗は16°C/Wであるため、1.7Wの消費電力の場合、半田ポイントからジャンクションまでの温度上昇は約27°Cです。周囲温度と温度上昇の和が115°C未満になるようにしてください。

8.6 ESD保護

このLEDのESD耐圧は2000V（HBM）です。ただし、取り扱いおよび組立時のESD保護は必要です。接地された作業台、静電防止リストストラップ、導電性包装を使用してください。

9. アプリケーション推奨事項

850nm赤外線LEDは、セキュリティカメラ、暗視照明、マシンビジョン照明に最適です。最適な性能を得るには、PWM調光機能を備えた定電流ドライバを設計してください。PCBにサーマルビアや銅ベタを使用した放熱技術を採用してください。90°の視野角は広範囲照明に適しており、より狭いビームが必要な場合は外部光学系を使用できます。LEDのスペクトル出力がカメラセンサーの感度ピーク（シリコンセンサーでは通常850nm付近）と一致することを確認してください。

10. 信頼性試験

10.1 試験項目および条件

本製品はJEDEC規格に従って信頼性試験を実施しており、以下を含みます：リフロー（260°C、10秒、3回）、温度サイクル（-40°C～100°C、100サイクル）、熱衝撃（-40°C～100°C、300サイクル）、高温保存（100°C、1000時間）、低温保存（-40°C、1000時間）、寿命試験（25°C、1000mA、1000時間）、高温高湿寿命試験（85°C/85%RH、1000mA、1000時間）。全ての試験は、10サンプル中0故障の合格基準で合格しました。

10.2 故障基準

故障は以下の場合と定義します：順方向電圧が上限規格値（U.S.L）×1.1を超える場合；逆方向電流がU.S.L×2.0を超える場合；全放射束が下限規格値（L.S.L）×0.7を下回る場合。

11. 動作原理

この赤外線LEDは、ガリウムヒ素（GaAs）または関連III-V族化合物からなる半導体p-n接合に基づいています。順方向バイアスが印加されると、活性領域で電子と正孔が再結合し、エネルギーを光子の形で放出します。バンドギャップエネルギーが光子波長を決定し、850nmの場合、材料は通常、いくらかのアルミニウムを含むGaAsです。EMCパッケージはチップを封止し、放熱と保護を提供します。

12. 開発動向

赤外線LEDの需要は、監視システムの拡大、自動運転車（LiDAR）、産業オートメーションとともに成長を続けています。将来のトレンドには、より高い出力密度、より小型のパッケージ、効率の向上が含まれます。IR LEDと高度なドライバ、スマート制御システムの統合により、適応型照明が可能になります。また、隠密照明のための長波長（940nm）への移行も進んでいますが、850nmは標準的なカメラではセンサー感度が高いため依然として主流です。

13. よくある質問

Q：最大連続順方向電流は？ A：絶対最大は1000mAですが、パルス動作（デューティ1/10）の場合のみです。連続DC動作の場合、温度に基づいて電流をディレーティングする必要があります。25°C周囲温度で良好な放熱がある場合、ジャンクション温度を安全に保つための典型的な連続電流は約500mAです。

Q：MSLレベル3の部品の取り扱い方法は？ A：密封された防湿バッグで保管してください。開封後は168時間以内に使用するか、リフロー前に60°Cで24時間ベーキングしてください。

Q：このLEDを屋外用カメラで使用できますか？ A：はい、ただし動作温度範囲が-40°C～+85°C以内であること、および筐体が適切な熱管理を提供することを確認してください。

Q：推奨LEDドライバは？ A：熱設計に基づいた電流定格の定電流ドライバです。例えば700mAで駆動する場合、1.5Wドライバで十分かもしれません。

14. 実用的なアプリケーション事例

事例1：バレットカメラの暗視照明 - これらのLEDの3x3アレイがバレットカメラに使用され、最大30メートルの有効照明を提供します。90°のビーム角がカメラの視野をカバーします。熱設計にはアルミコアPCBを使用して放熱します。

事例2：マシンビジョン検査 - 工場で、ラインスキャンカメラが高電力IR LEDアレイ（12個）を使用して移動部品を照明します。500mA、50%デューティ比でのパルス動作により、過熱することなく一貫した照明を確保します。