IR LED 1206パッケージ データシート - サイズ 3.2x1.6x1.1mm - 電圧 1.7V - 電力 110mW - 赤外線 940nm - 技術文書

1. 製品概要

IR11-21C/L491/TR8は、小型1206パッケージに収められた表面実装型赤外線発光ダイオードです。フラットトップビューの内蔵レンズを備えたウォータークリア樹脂封止で設計されています。このデバイスの主な機能は、ピーク波長940nmの赤外線を発光することで、一般的なシリコンベースのフォト検出器やフォトトランジスタとの互換性に最適化されたスペクトル特性を持ちます。これにより、非接触センシングおよび検出アプリケーションに理想的な部品となっています。

1.1 主な特長

• コンパクト設計:小型の両端リード型1206 SMDフットプリントにより、高密度PCB実装が可能で、貴重な基板スペースを節約します。
• 高信頼性:様々な動作条件下で一貫した性能と長期安定性を実現するよう設計されています。
• 光学効率:内蔵レンズにより、80度の制御された視野角を提供し、光の指向性を向上させます。
• 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) に準拠しています。
• サプライチェーン対応:直径7インチのリールに8mm幅テープで供給され、自動実装機との互換性があります。

1.2 主な用途

この赤外線LEDは、主にPCB実装型赤外線センサーシステムの光源として使用することを目的としています。代表的な用途には、近接センサー、物体検出、非接触スイッチ、信頼性の高い赤外線放射が要求される光学エンコーダなどが含まれます。

2. 技術仕様

2.1 絶対最大定格

以下の定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 連続順電流 (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秒以下
• 電力損失 (P_d):110 mW (周囲温度25°C以下、自由空気中)

2.2 電気・光学特性 (T_a= 25°C)

これらのパラメータは、指定された試験条件下でのデバイスの代表的な性能を定義します。

• 放射強度 (I_e):1.0 mW/sr (最小)、2.8 mW/sr (代表値) (I_F= 20mA時)
• ピーク波長 (λ_p):940 nm (代表値)
• スペクトル帯域幅 (Δλ):30 nm (代表値)
• 順電圧 (V_F):1.3 V (最小)、1.7 V (代表値)
• 視野角 (2θ_1/2):80 度 (代表値)
• 逆電流 (I_R):10 µA (最大) (V_R= 5V時)

3. 性能曲線分析

3.1 順電流 vs. 周囲温度

図1は、周囲温度の関数としての最大許容順電流のデレーティング曲線を示しています。デバイスは約25°Cまでフルの65mAを扱うことができます。温度が上昇すると、過熱を防ぎ信頼性を確保するために、最大電流を直線的に減少させる必要があり、約100°Cでゼロに達します。このグラフは、アプリケーション設計における熱管理において非常に重要です。

3.2 スペクトル分布

図2は、波長に対する相対放射強度を示しています。曲線は代表的なピーク波長940nmを中心とし、半値全幅(FWHM)は約30nmです。この狭い帯域幅により、近赤外領域にピーク感度を持つシリコン検出器との効率的な結合が保証されます。

3.3 相対強度 vs. 順電流

図3は、相対放射強度と順電流の関係を示しています。出力光強度は、推奨動作範囲内では、電流の増加に伴ってほぼ直線的に増加します。この特性により、センシングシステムでの単純なアナログまたはPWMベースの輝度制御が可能になります。

3.4 順電流 vs. 順電圧

図4は、電流-電圧(I-V)特性曲線です。これはダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。順電圧は比較的低く、20mA時で約1.7Vであり、システムの低消費電力化に貢献します。

3.5 放射パターン

図5は、中心軸からの角変位（視野角）の関数としての相対放射強度を示しています。パターンはほぼランバート型であり、強度は中心から約±40度でピーク値の半分に低下し、80度の全視野角を確認できます。このパターンは、発光するIR光の照射範囲を決定する上で重要です。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは標準的な1206 (3216メートル) パッケージ外形に準拠しています。主要寸法は以下の通りです:

• 長さ (L):3.20 mm ± 0.10 mm
• 幅 (W):1.60 mm ± 0.10 mm
• 高さ (H):1.10 mm ± 0.10 mm

PCBレイアウト参考のため、ランドパターン推奨を含む詳細な機械図面がデータシートに提供されています。推奨されるパッド設計は、適切なはんだ付けと機械的安定性を確保します。

4.2 極性識別

カソードは通常、デバイス本体にマーキングされています。正確なマーキング方式については、パッケージ図面を参照し、組立時の正しい向きを確保してください。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

5.1 保管および取り扱い

LEDは湿気に敏感です。使用前は、元の防湿バッグに10°C～30°C、相対湿度90%未満で保管する必要があります。保管寿命は1年です。バッグを開封した後は、10°C～30°C、相対湿度60%以下の環境で保管した場合のフロアライフは168時間（7日間）です。期限を超えたデバイスは、リフローはんだ付け前にベーキング（例：60°C ± 5°C、相対湿度5%未満で96時間）が必要です。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリーリフローはんだ付けプロファイルを推奨します。ピーク温度は260°Cを超えてはならず、240°C以上の時間は制御する必要があります。同一デバイスでのリフローは2回までとします。加熱中の部品へのストレスを避け、はんだ付け後のPCBの反りを防止してください。

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、先端温度350°C以下、定格電力25W以下のはんだごてを使用してください。端子ごとの接触時間は3秒以内に制限してください。リワークの場合は、両端子を同時に加熱して熱ストレスを避けるため、ツインチップはんだごての使用を推奨します。リワークがデバイス特性に与える影響は事前に確認してください。

6. 梱包および発注情報

6.1 テープおよびリール仕様

部品は、直径7インチのリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。各リールには2000個が含まれます。キャリアテープの寸法（ポケットピッチ、幅など）は、標準的なSMD実装機との互換性を確保するために規定されています。

6.2 ラベル情報

リールラベルには、品番(P/N)、ロット番号(LOT No.)、数量(QTY)、ピーク波長(HUE)、ランク(CAT)、湿気感受性レベル(MSL)などの重要な情報が含まれています。

7. アプリケーション設計上の考慮点

7.1 電流制限

重要:LEDには常に外部の電流制限抵抗を直列に接続する必要があります。順電圧は負の温度係数を持ち、接合温度が上昇すると減少することを意味します。抵抗がない場合、わずかな電圧の増加が、大きく、場合によっては破壊的な電流の増加（熱暴走）を引き起こす可能性があります。抵抗値は、供給電圧(V_CC)、希望する順電流(I_F)、および代表的な順電圧(V_F)に基づいて、オームの法則: R = (V_CC- V_F) / I_F.

を使用して計算する必要があります。

7.2 光学設計

センサーシステムのレンズ、絞り、または光ガイドを設計する際には、80度の視野角を考慮してください。放射パターンは、検知範囲と視野に影響を与えます。より長距離の検出には、発光を集光するための外部のコリメート光学系が必要になる場合があります。

7.3 検出器の組み合わせ

このLEDの940nm出力は、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スペクトル応答に最適にマッチングされています。システムの最大信号対雑音比を得るために、選択した検出器がこの波長領域に感度を持つことを確認してください。

8. 技術比較および差別化

従来のスルーホールIR LEDと比較して、この1206 SMDバージョンは、小型化と自動製造への適合性において大きな利点を提供します。SMD IR LEDカテゴリー内での主な差別化要因は、比較的高い放射強度（代表値2.8 mW/sr）と標準的で広く採用されている1206フットプリントの組み合わせ、および厳格な環境規制への準拠です。内蔵レンズを備えていないデバイスと比較して、統合されたフラットレンズは一貫した光学出力を提供します。

9. よくあるご質問 (FAQ)

9.1 なぜ電流制限抵抗が必須なのですか？_FLEDは電圧駆動ではなく、電流駆動デバイスです。そのI-V特性は指数関数的です。公称V

に近い電圧源であっても、直接電圧源から動作させると、制御不能な電流の流れ、急速な加熱、および即時の故障を引き起こす可能性があります。直列抵抗は、動作電流を設定するための線形的で安定した方法を提供します。

9.2 湿気感受性ガイドラインを守らなかった場合、どうなりますか？

プラスチックパッケージに吸収された湿気は、高温のリフローはんだ付けプロセス中に急速に気化する可能性があります。これにより、内部の剥離、パッケージのクラック（ポップコーン現象）、またはワイヤーボンドの損傷が生じ、即時の故障または長期信頼性の低下を引き起こす可能性があります。

9.3 このLEDはデータ伝送に使用できますか？

変調光を発光しますが、その主な設計はセンシングアプリケーション向けです。そのスイッチング速度は、このデータシートでは通常規定されていません。高速データ伝送（例：IRリモコン）には、高速応答時間に対して特性が明記されたLEDを選択する必要があります。

10. 実践的な設計例シナリオ:

1. このIR LEDとシリコンフォトトランジスタを使用したシンプルな近接センサーの設計。駆動回路:_FLEDのアノードを電流制限抵抗を介して5V電源に接続します。目標I_Fを20mA、V
2. を1.7Vとすると、R = (5V - 1.7V) / 0.02A = 165Ωを計算します。最も近い標準値（例：160Ωまたは180Ω）を使用します。トランジスタまたはマイクロコントローラのGPIOピンでLEDのオン/オフを切り替えることができます。検出回路:
3. フォトトランジスタを近くに配置します。物体がIR光を検出器に反射すると、そのコレクタ電流が増加します。この電流は、負荷抵抗を使用して電圧に変換し、コンパレータまたはマイクロコントローラのADCに入力して物体の存在を検出できます。レイアウト:

LEDと検出器をPCB上で近くに配置しますが、物理的な障壁または光学的なセパレーターを使用して、直接のクロストーク（反射なしでLEDからの光が直接検出器に入る）を防止するようにしてください。

11. 動作原理

赤外線LEDは、半導体p-n接合ダイオードです。順方向電圧が印加されると、n領域からの電子が活性領域でp領域からの正孔と再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。特定の材料組成（この場合はGaAlAs）がバンドギャップエネルギーを決定し、これが放出される光子の波長を定義します。ここでは赤外線スペクトルの940nmです。内蔵レンズは、発光を特定の放射パターンに整形します。

12. 技術トレンド