赤外線発光ダイオード 850nm SMD データシート - ピーク波長 850nm - 順方向電圧 1.4V - 放射強度 20mW/sr - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、表面実装技術（SMT）用途向けに設計された個別赤外線発光素子の仕様を詳細に記載しています。本デバイスは、AlGaAs材料系で構成された850nm赤外線発光ダイオード（IRED）であり、制御された光分布を得るための黒色ドームレンズを備えた標準EIAパッケージに封止されています。自動組立環境において信頼性の高い性能を提供するように設計されています。

この部品の中核機能は、電流をピーク波長850ナノメートルの赤外線に効率的に変換することです。この波長は、可視光の発光が望ましくない用途、またはシリコンベースの光検出器（850-940nm付近で高い感度を持つ）との互換性が求められる用途で一般的に使用されます。本製品はRoHS指令に準拠しており、グリーン製品に分類されます。

1.1 主な特長と用途

この赤外線発光素子は、現代の電子機器製造に適したいくつかの主要な特長を備えています：

• 大量のPCB実装に不可欠な、赤外線リフローはんだ付けプロセスとの互換性。
• 自動実装機で使用するため、7インチ径リールに8mmテープで包装。
• 指向性発光のための典型的な指向角（2θ1/2）20度を提供する、黒色ドームレンズを備えたトップビュー設計。
• ピーク発光波長（λp）は850nmに規定。

主な用途分野：この部品は、主に非可視光通信またはセンシングを必要とするシステムにおける赤外線発光素子として使用することを意図しています。典型的な用途には、民生電子機器用リモコン、近距離赤外線無線データ伝送リンク、近接センサーやインタラプタなどのPCB実装型赤外線センサーシステムなどが含まれますが、これらに限定されません。

2. 絶対最大定格

これらの限界を超えてデバイスを動作させると、永久損傷を引き起こす可能性があります。すべての定格は周囲温度（TA）25°Cで規定されています。

• 電力損失（PD）：100 mW
• ピーク順方向電流（IFP）：800 mA（パルス条件時：毎秒300パルス、パルス幅10μs）
• 直流順方向電流（IF）：60 mA
• 逆電圧（VR）：5 V
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲（Tstg）：-55°C ～ +100°C
• 赤外線リフローはんだ付け：最大ピーク温度260°C、10秒間が許容されます。

これらの定格は、信頼性の高いデバイス寿命のための動作境界を定義します。直流順方向電流または電力損失を超えると過剰な熱が発生し、半導体接合の加速劣化を引き起こす可能性があります。逆電圧定格は、回路内の静電気放電（ESD）や誤った極性接続からLEDを保護するために重要です。

3. 電気的・光学的特性

以下のパラメータは、指定された試験条件下、周囲温度25°Cで保証されます。これらの値は、デバイスから期待される典型的な性能を表します。

• 放射強度（I_E）：20 mW/sr（Typical）、順方向電流（I_F）20mA時。この測定の試験許容差は±15%です。
• ピーク発光波長（λ_Peak）：850 nm（Typical）、I_F= 20mA時。
• スペクトル半値幅（Δλ）：50 nm（Typical）、I_F= 20mA時。これは、放射強度がピーク値の少なくとも半分であるスペクトル帯域幅を示します。
• 順方向電圧（V_F）：1.4 V（Typical）、最大1.7 V（I_F= 20mA時）。
• 逆電流（I_R）：10 μA（Maximum）、逆電圧（V_R）5V時。
• 指向角（2θ_1/2）：20度（Typical）。θ_1/2は、放射強度が光軸（0度）上の値の半分に低下する軸外れ角として定義されます。

順方向電圧は回路設計における重要なパラメータであり、LED両端の電圧降下を決定し、電流制限抵抗値の計算に必要です。20度の指向角は比較的狭いビームを示しており、特定の領域や距離への指向性照明を必要とする用途に有益です。

4. 特性曲線分析

データシートは、様々な条件下でのデバイスの動作を示すいくつかの特性曲線を提供します。これらの曲線を理解することは、堅牢なシステム設計に不可欠です。

4.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線は、波長の関数としての相対放射強度を示します。この850nm発光素子の場合、出力は850nmを中心とし、典型的な半値幅は50nmです。この特性は、信号対雑音比を最大化するために、発光素子を受信側光検出器（例：シリコンPINフォトダイオードやフォトトランジスタ）のスペクトル感度に適合させるために重要です。

4.2 順方向電流 vs. 周囲温度

このデレーティング曲線は、周囲温度が上昇するにつれて最大許容直流順方向電流が減少することを示しています。最大動作温度+85°Cでは、許容連続電流は25°Cでの定格60mAよりも大幅に低くなります。設計者は、高温環境でLEDが過駰動されないようにするために、この曲線を使用する必要があります。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧（IV曲線）

IV曲線は、印加された順方向電圧とLEDを流れる結果としての電流との間の非線形関係を描いています。20mA時の典型的な順方向電圧1.4Vはこの曲線上に示されています。曲線の指数関数的性質は、電圧の小さな変化が電流の大きな変化を引き起こす可能性があるため、LEDが電流源または直列電流制限抵抗によって駆動されなければならない理由を強調しています。

4.4 相対放射強度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力（放射強度）が通常の動作範囲内で順方向電流にほぼ比例することを示しています。発熱やその他の効率要因により完全に線形ではありませんが、電流を制御することが光出力を制御する主要な方法であることを確認しています。

4.5 相対放射強度 vs. 周囲温度

LEDの出力パワーは、接合温度が上昇すると減少します。この曲線はその関係を定量化し、駆動電流が一定に保たれていても、周囲温度が上昇するにつれて相対放射強度が低下することを示しています。この熱デレーティングは、広い温度範囲にわたって安定した出力を必要とする用途では考慮されなければなりません。

4.6 放射パターン（極座標図）

極座標図は指向角を図式的に表します。正規化された強度が中心軸からの角度に対してプロットされます。このデバイスの図は20度の半値角を確認し、中心で最も強く、対称的に減衰するビームパターンを示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

本デバイスは標準EIA表面実装パッケージ外形に準拠しています。主要寸法には、本体サイズ、リード間隔、全高が含まれます。特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で提供され、典型的な公差は±0.1mmです。パッケージはドームレンズを備えた黒色エポキシ樹脂ボディを特徴とします。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

リフロー時に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、PCB設計用の推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。主要パッド領域の寸法は長さ1.8mm、幅1.0mmで、それらの間のギャップは1.0mmです。はんだペースト塗布には、厚さ0.1mm（4ミル）または0.12mm（5ミル）のメタルステンシルの使用が推奨されます。

5.3 テープ・リール包装寸法

部品は、7インチ（178mm）径リール上のエンボスキャリアテープで供給されます。テープ幅は8mmです。各リールには2000個が含まれます。包装はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠しています。テープはカバーテープで密封され、リール内で許容される連続欠品の最大数は2個です。

6. 組立、取り扱い、および応用ガイドライン

6.1 はんだ付けとリフロープロファイル

本デバイスは、SMT組立の標準である赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスと互換性があります。鉛フリーはんだ用のJEDEC準拠リフロープロファイルが推奨されます。このプロファイルの主要パラメータには、150-200°Cでの最大120秒間の予熱段階、その後、最大260°Cのピーク温度までの温度上昇が含まれます。245°C以上の時間は制御され、ピーク温度260°Cでの総時間は10秒を超えてはなりません。はんだペーストメーカーの推奨事項に従い、ボードレベルの特性評価を実施することが重要です。理想的なプロファイルは特定のPCBアセンブリによって異なる可能性があるためです。

はんだごてによる手動リワークの場合、先端温度は300°Cを超えず、接点時間ははんだ接点ごとに3秒以内に制限する必要があります。

6.2 保管と湿気感受性

元の防湿バリアバッグ（乾燥剤付き）が密封されている場合、部品は30°C以下、相対湿度（RH）90%以下の環境で保管する必要があります。これらの条件下での保管寿命は1年です。バリアバッグを開封すると、部品は周囲湿度にさらされます。元の包装外での長期保管（1週間以上）の場合、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージデシケーターでの保管を強く推奨します。部品が周囲環境に1週間以上さらされた場合、リフローはんだ付け前にベーキング処理（約60°C、少なくとも20時間）が必要です。これは吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象による損傷を防ぐためです。

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。強力な化学洗浄剤はエポキシレンズやパッケージを損傷する可能性があります。

6.4 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。一貫した光出力を確保し、損傷を防ぐためには、制御された電流源によって駆動されなければなりません。最もシンプルで一般的な方法は、直列電流制限抵抗を使用することです。抵抗値（R_series）はオームの法則を使用して計算できます：R_series= (V_supply- V_F) / I_F。ここで、V_Fは所望の電流I_FにおけるLEDの順方向電圧です。複数のLEDを並列接続する場合、順方向電圧はデバイスごとにわずかに異なる可能性があるため、電流の偏りを防ぎ均一な輝度を確保するために、各LEDに個別の電流制限抵抗を使用することを強く推奨します（原文書の回路Aに示す通り）。

6.5 応用上の考慮事項と注意点

本製品は、オフィス機器、通信機器、家電製品を含む標準的な商業用および産業用電子機器での使用を目的として設計されています。故障が生命や健康を脅かす可能性のある、例外的な信頼性が要求される用途（例：航空、医療システム、重要な安全装置）では、設計導入前に部品メーカーとの具体的な認定および協議が不可欠です。設計者は、常にデバイスをその絶対最大定格および推奨動作条件内で、アプリケーションの最悪の環境シナリオを考慮して動作させる必要があります。