LTPL-C035RH730 赤外線LED データシート - 3.5x3.5mmパッケージ - 2.0V 代表値 - 1.96W 最大 - 730nm ピーク波長 - 技術文書

1. 製品概要

LTPL-C035RH730は、ソリッドステート照明アプリケーション向けに設計された高出力で高効率な赤外線発光ダイオード（LED）です。このデバイスは、LEDに固有の長寿命と信頼性を、高い放射出力と組み合わせた先進的な光源技術を代表するものです。様々なアプリケーションにおいて従来の赤外線照明技術に置き換えるのに適した設計の柔軟性と性能を提供するよう設計されています。

1.1 主な特長と利点

このLEDは、電子設計における使いやすさと性能を向上させるいくつかの特徴を備えています：

• 集積回路互換性：このデバイスは、標準的な集積回路の駆動レベルおよびロジックと直接互換性を持つように設計されており、インターフェース設計を簡素化します。
• 環境適合性：この部品はRoHS（有害物質使用制限）指令に準拠しており、鉛フリー（Pbフリー）プロセスで製造されています。
• 動作効率：このLEDは、電気-光変換効率が高いため、従来の赤外線光源と比較して運用コストを低減します。
• メンテナンスの削減：長寿命と堅牢なソリッドステート構造により、製品ライフサイクル全体でのメンテナンスコストとダウンタイムを大幅に削減します。

2. 技術仕様の詳細

このセクションでは、標準試験条件（Ta=25°C）で定義されたLEDの主要な技術パラメータについて、詳細かつ客観的な分析を提供します。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界値付近での連続動作は推奨されず、信頼性に影響を与える可能性があります。

• 直流順電流（If）：700 mA（最大）
• 消費電力（Po）：1.96 W（最大）
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲（Tstg）：-55°C ～ +100°C
• 接合温度（Tj）：110°C（最大）

重要事項：逆バイアス条件下でのLEDの長時間動作は、部品の損傷や故障を引き起こす可能性があります。適切な回路設計には、逆電圧に対する保護を含める必要があります。

2.2 電気光学特性

代表駆動電流350mA、周囲温度25°Cで測定されたこれらのパラメータは、LEDのコア性能を定義します。

• 順電圧（Vf）：
  • 最小：1.6 V
  • 代表値：2.0 V
  • 最大：2.4 V
• 放射束（Φe）：これは全光出力であり、積分球を用いてミリワット（mW）単位で測定されます。
  • 最小：230 mW
  • 代表値：250 mW
  • 最大：310 mW
• ピーク波長（Wp）：分光放射強度が最大となる波長。
  • 最小：720 nm
  • 最大：740 nm
  • 型番の730は、公称ピーク波長730nmを示しています。
• 指向角（2θ1/2）：放射強度が最大強度の半分となる全角（通常、光軸から測定）。
  • 代表値：130°

3. ビンコードと分類システム

LEDは、主要な性能パラメータに基づいて選別（ビニング）され、ロット内の一貫性を確保します。ビンコードは各包装袋に印字されています。

3.1 順電圧（Vf）ビニング

LEDは、350mA時±0.1Vの許容差を持つ4つの電圧ビン（V0～V3）に分類されます。

• V0：1.6V – 1.8V
• V1：1.8V – 2.0V
• V2：2.0V – 2.2V
• V3：2.2V – 2.4V

3.2 放射束（Φe）ビニング

LEDは、350mA時±10%の許容差を持つ4つの放射束ビン（R0～R3）に選別されます。

• R0：230 mW – 250 mW
• R1：250 mW – 270 mW
• R2：270 mW – 290 mW
• R3：290 mW – 310 mW

3.3 ピーク波長（Wp）ビニング

LEDは、350mA時±3nmの許容差を持つ4つの波長ビン（P7E～P7H）に分類されます。

• P7E：720 nm – 725 nm
• P7F：725 nm – 730 nm
• P7G：730 nm – 735 nm
• P7H：735 nm – 740 nm

特殊または限定ビンのご要望については、直接ご相談ください。

4. 性能曲線分析

以下に示す代表曲線（特に指定がない限り25°Cで測定）は、様々な条件下でのLEDの挙動についての洞察を提供します。

4.1 相対放射束 vs. 順電流

このグラフは、光出力（放射束）が順電流とともにどのように増加するかを示しています。通常は非線形であり、非常に高い電流では熱効果と内部損失の増加により効率（単位電流あたりの放射束）が低下することがよくあります。設計者はこれを使用して、出力と効率のバランスが取れた最適な動作点を選択します。

4.2 相対分光分布

このプロットは、ピーク波長（730nm）を中心とした異なる波長にわたる発光強度を示し、発光のスペクトル幅または帯域幅を示します。この赤外線デバイスのような単色LEDでは、スペクトルが狭いのが一般的です。

4.3 放射パターン（指向特性）

この極座標図は、LED周囲の光強度の空間分布を描き、その130°の指向角を定義します。このパターンは、均一な照明や指向性センシングなど、アプリケーションにおける光の分布方法に影響を与えます。

4.4 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

この基本曲線は、LEDにかける電圧とそれによって生じる電流の関係を示しています。これはダイオードの指数関数的特性を示しています。代表順電圧（Vf）は、所定の電流（350mA）で規定されています。この曲線は、電流制限回路の設計に不可欠です。

4.5 相対放射束 vs. 接合温度

この重要なグラフは、LEDの接合温度（Tj）が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示しています。この熱による性能低下は、すべてのLEDの重要な特性です。安定した長期的な光出力を維持し、加速劣化を防ぐためには、効果的な熱管理（ヒートシンキング）が重要です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 外形寸法

このLEDはコンパクトな表面実装パッケージを採用しています。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル（mm）です。
• 一般的な寸法公差は±0.2mmです。
• レンズ高さおよびセラミック基板の長さ/幅は、より厳しい公差±0.1mmです。
• デバイス底面の熱放電パッドは、アノードおよびカソードの電気パッドから電気的に絶縁（ニュートラル）されています。これにより、電気的ショートを起こすことなく、放熱のためにPCBのグランドプレーンに直接接続することが可能です。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨リフローはんだ付けプロファイルを提供します。重要なパラメータは以下の通りです：

• ピーク温度：規定（プロファイル曲線参照）。すべての温度はパッケージ本体の上面を指します。
• 液相線以上時間（TAL）：プロファイルにより定義されます。
• 昇降温速度：制御された昇温および冷却速度が規定されています。急速冷却プロセスは推奨されません。

重要事項：プロファイルは、特定のはんだペースト特性に基づいて調整が必要な場合があります。信頼性の高い接合を達成する最低限のはんだ付け温度が常に望ましく、LEDへの熱ストレスを最小限に抑えます。ディップはんだ付け方法を使用して実装された場合、デバイスの保証はありません。

6.2 推奨PCBパッドレイアウト

適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、プリント回路基板用のランドパターン設計を提案します。

• はんだ付け方法：リフローまたは手はんだ付けが使用可能です。
• 手はんだ付け：最大300°C、最大2秒間、1回のみ。
• リフロー回数制限：このLEDは、リフローはんだ付けを3回以上行うべきではありません。

6.3 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコール（IPA）などのアルコール系溶剤のみを使用してください。規定外の化学洗浄剤は、LEDパッケージ材料および光学部品を損傷する可能性があります。

7. 信頼性と試験

包括的な信頼性試験計画により、様々な環境および動作ストレス下でのLEDの堅牢性が検証されています。記載されているすべての試験で、10サンプル中0故障でした。

7.1 信頼性試験概要

• 低温/高温動作寿命試験（LTOL/HTOL）：-10°C、25°C、85°Cでの1000時間動作試験。
• 高温高湿動作寿命試験（WHTOL）：60°C/90%相対湿度で500時間。
• 熱衝撃試験（TMSK）：-40°Cと125°Cの間で100サイクル。
• 高温保存試験：100°Cで1000時間。
• はんだ付け性およびリフロー耐性試験：はんだ付け耐熱性（260°C、10秒）およびはんだ濡れ性の試験。

7.2 故障判定基準

試験後、デバイスは厳格な限界値に対して判定されます：

• 順電圧（Vf）：初期代表値の±10%以内に留まること。
• 放射束（Φe）：初期代表値の±15%以内に留まること。

8. 包装と取り扱い

8.1 テープおよびリール仕様

LEDは、自動実装用にエンボス加工されたキャリアテープに巻かれたリールで供給されます。

• テープ内の空きポケットはカバーテープで密封されています。
• 標準7インチ（178mm）リールには最大500個を収容できます。
• 仕様上、連続する最大2個の欠品（空きポケット）が許容されます。
• 包装はEIA-481-1-B規格に準拠しています。

9. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

9.1 駆動方法

重要な設計ルール：LEDは電流駆動デバイスです。その光出力は主に順電流（If）の関数であり、電圧ではありません。アプリケーションで複数のLEDを並列接続する際に強度の均一性を確保するには、各LEDまたは並列ストリングを専用の電流制限機構（例えば、抵抗器、または好ましくは定電流ドライバ）で駆動する必要があります。並列接続されたLEDの自然なVfの一致のみに頼ると、急峻なI-V曲線と製造ばらつきにより、大きな電流不均衡と輝度ムラを引き起こす可能性があります。

9.2 熱管理

放射束 vs. 接合温度曲線が示すように、性能は温度に大きく依存します。高駆動電流（例：350mA付近またはそれ以上）での信頼性の高い長期的動作のためには、効果的な放熱が必須です。これには以下が含まれます：

• 指定の熱放電パッドを使用して、LEDダイから熱を逃がす。
• 熱放電パッドに接続された十分な数の熱ビアと銅箔を持つPCBを設計する。
• システム全体の気流と周囲温度を考慮する。

9.3 代表的なアプリケーションシナリオ

近赤外（NIR）スペクトルの730nmピーク波長を持つこのLEDは、以下を含む（ただしこれらに限定されない）アプリケーションに適しています：

• マシンビジョンおよび検査：産業オートメーションにおける赤外線感度カメラ用照明。
• セキュリティおよび監視：暗視CCTVシステム用の隠密照明。
• 生体認証センサー：心拍数モニターや近接センサーなどのデバイスで使用。
• 光スイッチおよびエンコーダー：遮断型または反射型センサーの光源として。
• 一般的な赤外線照明：科学的、農業的、または特殊照明のニーズ向け。

10. 技術比較とポジショニング

このLEDは、以下のパラメータの組み合わせによって差別化されています：

• 高放射束：350mA時最大310mWの出力は、赤外線LEDの中でも中～高出力カテゴリーに位置し、十分な赤外線照明を必要とするアプリケーションに適しています。
• 広い指向角：130°の指向角は、広範囲の拡散照明を提供し、広いエリアをカバーする、または光源と検出器の正確な位置合わせが重要でないアプリケーションに理想的です。
• 堅牢なパッケージと信頼性：セラミックベースのパッケージと包括的な信頼性試験は、産業用途や過酷な環境への適合性を示しています。
• 特定の波長：730nm波長は、この範囲で良好な感度を持つシリコンベースの光検出器の一般的な選択肢であり、実用的なシステムレベルの選択となります。

11. よくある質問（技術パラメータに基づく）

11.1 放射束と光束の違いは何ですか？

放射束（Φe、単位ワット）は、すべての波長にわたって放射される全光出力です。光束（単位ルーメン）は、この出力を人間の目の感度で重み付けしたものです。これは人間には見えない赤外線LEDであるため、その性能は正しく放射束（mW）で規定されています。

11.2 最大電流700mAでこのLEDを連続駆動できますか？

絶対最大定格700mAはストレス限界です。この電流での連続動作は、例外的な冷却が提供されない限り、接合温度が最大定格110°Cを超える可能性が高く、急速な劣化を引き起こします。代表動作条件は350mAです。最大定格付近での設計には、綿密な熱解析と放熱が必要です。

11.3 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？

ロット内で一貫した性能を得るために、必要なVf、Φe、Wpのビンを指定してください。例えば、V1（1.8-2.0V）、R2（270-290mW）、P7G（730-735nm）を要求することで、発注したすべてのLEDの電気的および光学的特性が密にグループ化されます。ビンを指定しない場合、すべてのビンにわたる標準生産分布からのLEDを受け取ることになります。

12. 動作原理と技術動向

12.1 基本動作原理

赤外線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、電子と正孔が接合領域に注入され、そこで再結合します。この特定のLED材料システムでは、この再結合エネルギーの大部分が、使用される半導体材料（通常はアルミニウムガリウムヒ素 - AlGaAsベース）のエネルギー帯隙によって決定されるピーク波長で、赤外線スペクトルの光子（光）として放出されます。

12.2 業界動向

ソリッドステート照明のトレンドは進歩を続けており、赤外線LEDでは以下の点で改善が見られます：

• Wall-Plug効率（WPE）：放射束出力と電気入力電力の比率であり、同じ光出力に対してエネルギー消費を低減します。
• 電力密度：より高い駆動電流を扱い、より多くの熱を放散できるパッケージの開発により、より小型で明るい光源が可能になります。
• スペクトル制御：より厳しい波長公差と、ガス検知や光通信などのアプリケーション向けの特定波長でのLEDの開発。
• 統合化：複数のLEDチップ、ドライバ、および光学系をモジュール式またはスマート照明システムに組み合わせること。