SMD赤外線LED 0.8mm高さ フラットトップ - 1.6V - 875nm - 110mW - 日本語技術データシート

1. 製品概要

本資料は、シリコン光検出器に適合するコンパクトで信頼性の高い赤外線光源を必要とするアプリケーション向けに設計された、超小型表面実装型赤外線（IR）発光ダイオードの完全な技術仕様を提供します。

1.1 主要特長と製品位置付け

このLEDは、0.8mmという極めて低いプロファイルを特徴とし、スペースに制約のあるPCB設計に適しています。クリアプラスチックで成形されたフラットトップレンズを備え、特定の放射パターンを提供します。デバイスは、赤外線放射に最適化されたGaAlAs（ガリウムアルミニウムヒ素）チップ材料を使用して構築されています。主な設計上の利点は、そのスペクトル出力が一般的なシリコンフォトダイオードおよびフォトトランジスタの感度曲線に密接に一致しており、センサーシステムにおける検出効率を最大化することです。

1.2 適合規格および環境仕様

本コンポーネントは、主要な環境および安全指令に適合しています。鉛フリー（無鉛）製品として製造されています。また、ハロゲンフリー要件にも適合しており、具体的には臭素（Br）および塩素（Cl）の含有量をそれぞれ900 ppm未満、合計で1500 ppm未満に制限しています。本製品は、RoHS（有害物質使用制限）指令のパラメータ内に収まるように設計されています。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、赤外線LEDの絶対限界および標準動作特性について詳細に説明します。特に断りのない限り、すべてのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定されています。

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発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 連続順方向電流（I_F）：65 mA
• 逆電圧（V_R）：5 V
• 動作温度（T_opr）：-25°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。
• 電力損失（P_d）：110 mW（25°C以下の自由空気温度時）。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験条件（I_F= 20mA、Ta=25°C）におけるデバイスの代表的な性能を定義します。

• 放射強度（I_e）：0.2 mW/sr（最小）、0.5 mW/sr（代表値）。これは単位立体角あたりに放射される光パワーを測定します。
• ピーク波長（λ_p）：875 nm（代表値）。これは光出力が最も強くなる波長です。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：80 nm（代表値）。これは放射される波長の範囲を示し、通常はピーク強度の半分（半値全幅）で測定されます。
• 順方向電圧（V_F）：1.3 V（代表値）、1.6 V（最大値）。20mAを導通しているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（I_R）：10 µA（最大値）。5Vを逆バイアスで印加したときのリーク電流です。
• 指向角（2θ_1/2）：145°（代表値）。放射強度がピーク強度（0°時）の半分になる全角度です。フラットトップレンズがこの広い指向角に寄与しています。

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挙動を示すいくつかのグラフが含まれています。これらの曲線は、設計エンジニアが実際のアプリケーションでの性能を予測するために不可欠です。

3.1 順方向電流 vs. 周囲温度

この曲線は、周囲温度の上昇に伴う最大許容順方向電流のデレーティングを示しています。熱損傷を防ぐため、25°Cを超えて動作する場合は順方向電流を減らす必要があります。110mWの電力損失定格は、このデレーティング計算における重要な要素です。

3.2 スペクトル分布

このグラフは、波長スペクトル全体における相対的な光パワー出力を示しています。約875nmでのピーク放射と約80nmのスペクトル帯域幅を確認し、シリコン検出器の感度（ピークは約800-900nm）との一致を強調しています。

3.3 相対強度 vs. 順方向電流

このプロットは、駆動電流と光出力の関係を示しています。通常、サブリニアな傾向を示し、電流を増加させると放射強度の向上が逓減し、特に熱的影響が顕著になるとその傾向が強まります。これは、所望の出力と効率およびデバイス寿命に対する駆動電流の決定に役立ちます。

3.4 順方向電流 vs. 順方向電圧

IV（電流-電圧）曲線は、回路設計の基礎となるものです。指数関数的な関係を示し、設計者は所定の電源電圧で目標の駆動電流（例：20mA）を達成するために必要な直列抵抗を計算することができます。代表的なV_F値である1.3Vは、これらの計算における重要な値です。

3.5 相対放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは、放射パターンまたは指向角を視覚的に表しています。145°の指向角がここで確認され、中心軸（0°）からの角度が増加するにつれて強度がどのように減少するかを示しています。これは、センサーアプリケーションにおいてLEDと検出器を位置合わせるために極めて重要です。

4. 機械的仕様およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは、非常にコンパクトな表面実装パッケージに収められています。主要寸法は、本体サイズが約1.6mm x 1.2mm、全高が0.8mmです。アノードおよびカソードのパッドはパッケージの底面に配置されています。データシートの詳細な機械図面には、特に指定のない限り標準公差±0.1mmで全ての重要な寸法が提供されています。PCB設計のための推奨ランドパターン（フットプリント）が参考として提供されていますが、設計者は自身の特定の実装プロセスと信頼性要件に基づいて修正することを推奨します。

4.2 極性識別

パッケージには、通常は一端の切り欠きまたはマークとして、アノードとカソードを区別するための極性インジケータが含まれています。正しい向きは回路動作にとって極めて重要です。

4.3 実装用パッケージング

コンポーネントは、自動ピックアンドプレース実装装置との互換性のために、テープおよびリールで供給されます。テープ幅は8mmで、標準の7インチ径リールに巻かれています。各リールには3000個が含まれています。フィーダーシステムとの互換性を確保するために、キャリアテープの寸法が提供されています。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

適切な取り扱いは、デバイスの信頼性と性能を維持するために重要です。

5.1 保管および湿気感受性

LEDは、乾燥剤とともに防湿バッグに梱包されています。バッグは、コンポーネントを使用する準備ができるまで開封しないでください。開封前は、10-30°C、相対湿度90%以下で保管してください。開封後は、10-30°C、相対湿度60%以下で保管した場合のフロアライフは168時間（7日間）です。未使用部品は乾燥剤とともに再梱包する必要があります。フロアライフまたはシェルフライフを超過した場合は、使用前に60°C ±5°Cで96時間のベーキングが必要です。これは吸収した湿気を除去し、リフローはんだ付け時のポップコーン現象を防止するためです。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル

推奨される鉛フリーリフローはんだ付け温度プロファイルが提供されています。主要パラメータには、予熱段階、規定の立ち上がり速度、260°Cを超えないピーク温度、およびはんだペーストに適した液相線以上時間（TAL）が含まれます。同一デバイスに対してリフローはんだ付けは2回までとします。加熱中のLED本体への応力およびはんだ付け後のPCBの反りは避ける必要があります。

5.3 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意が必要です。はんだごて先端温度は350°C以下とし、各端子に3秒以内で適用してください。低電力（25W以下）のごての使用を推奨します。2つの端子をはんだ付けする間には、少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。LEDがはんだ付けされた後のリワークは強く推奨されません。やむを得ない場合は、専用のデュアルチップはんだごてを使用して両端子を同時に加熱し、機械的応力をかけずに部品を持ち上げる必要があります。リワークがデバイス特性に与える影響は事前に確認する必要があります。

6. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

6.1 主なアプリケーションシナリオ

• PCB実装型赤外線センサー：近接検知、物体検出、ライン追従。
• 赤外線リモコンユニット：長距離用の高出力が必要な設計に適しています。
• スキャナー：バーコードリーダー、ドキュメントスキャナー。
• 一般赤外線システム：シリコン検出器と組み合わせたコンパクトで効率的なIR光源を必要とするあらゆるアプリケーション。

6.2 重要な設計上の考慮点

• 電流制限：外部直列抵抗は必須です。LEDの指数関数的なIV特性は、電圧のわずかな増加が大きく破壊的な電流増加を引き起こす可能性があることを意味します。抵抗値は、R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理：110mWの電力損失限界を遵守する必要があります。特に高電流で駆動する場合や周囲温度が高い場合には、放熱のためのPCB銅面積（サーマルパッド）を考慮してください。
• 光学的アライメント：広い145°の指向角はアライメントを簡素化しますが、特定の点での強度は低下します。集光ビームが必要な場合は、外部光学系が必要になる場合があります。
• 電気的保護：低い逆電圧定格（5V）は、誘導性負荷や誤ったPCBレイアウトによって引き起こされる可能性のある逆バイアス状態を避けるように注意する必要があることを意味します。

6.3 比較および選択要因

IR LEDを選択する際の主な差別化要因は以下の通りです：
パッケージサイズ/高さ：このデバイスの0.8mmプロファイルは、超薄型設計における大きな利点です。
指向角：フラットトップの広角レンズは広範囲のカバレッジに理想的ですが、ドーム型レンズはより集光されたビームを提供します。
波長：875nmピークはシリコンに適合する標準です。他の波長（例：940nm）は可視性が低くなりますが、検出器の応答がわずかに低下する可能性があります。
放射強度：0.5mW/srの代表出力は、多くの中距離アプリケーションに適しています。より高出力のデバイスも利用可能ですが、サイズや指向角とのトレードオフがある場合があります。

7. ラベリングおよび発注情報

リールラベルには、トレーサビリティおよび生産管理に不可欠な情報が含まれています。通常含まれるフィールドは以下の通りです：顧客部品番号（CPN）、メーカー部品番号（P/N）、ロット番号（LOT No）、数量（QTY）、ピーク波長（H.E.）、性能ランク（CAT）、参照コード（REF）、湿気感受性レベル（MSL-X）、製造国（Made In）。このデバイスの特定の部品番号はSIR19-21C/TR8であり、TR8は8mmテープリール包装を示します。

8. 技術原理とトレンド

8.1 動作原理

赤外線LEDは、半導体p-n接合ダイオードです。順方向バイアスがかかると、電子と正孔が活性領域（GaAlAsチップ）で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。GaAlAs材料の特定のバンドギャップエネルギーが光子の波長を決定し、約875nmの赤外線を生成します。クリアエポキシレンズはチップを保護し、放射される光パターンを形成します。

8.2 業界トレンド

SMD光エレクトロニクスのトレンドは、小型化、高効率化、および高度な統合に向かって継続しています。より薄い民生電子機器を実現するために、さらに小さなパッケージフットプリントと低い高さに対する需要が高まっています。チップ設計とパッケージ材料の進歩は、信頼性を維持または向上させながら、より小さなデバイスからより高い放射強度を提供することを目指しています。マルチチップモジュール（MCM）またはシステムインパッケージ（SiP）ソリューションにおけるドライバーやセンサーとの統合も成長分野であり、設計を簡素化し、基板スペースを節約します。