LTE-S9511TS-R 赤外線エミッタ データシート - 940nm波長 - 18°指向角 - 1.6V順電圧 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTE-S9511TS-Rは、信頼性の高い効率的な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、個別型赤外線エミッタです。ガリウムヒ素（GaAs）技術を利用し、可視光干渉を最小限に抑えるのに理想的な940nmのピーク波長で光を放射します。本デバイスは、ウォータークリアレンズを備えたサイドビュー型パッケージを採用し、焦点の合った18度の半値全角を提供します。これにより、指向性のある赤外線信号伝送が必要なアプリケーションに適しています。本製品はRoHSおよびグリーン製品規格に準拠し、自動組立プロセス用にパッケージングされており、赤外線リフローはんだ付けに対応しています。

1.1 主要機能とターゲット市場

この赤外線エミッタの主な機能には、高い放射強度、コンパクトなEIA標準パッケージ、自動PCB組立への適合性が含まれます。その中核的な利点は、可視性が低くシリコンフォトダイオードの応答性が良好なため、民生用電子機器のリモコンで一般的に使用される特定の940nm波長と、PCB上で水平方向に放射を可能にするサイドビュー構成です。主なターゲット市場は、民生用電子機器、産業オートメーション、セキュリティシステムです。主要な用途は、リモコン装置内の赤外線エミッタとして、および様々な検出・データ伝送システムにおけるPCB実装型センサー部品としてです。

2. 技術パラメータ分析

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がある限界を定義します。周囲温度（TA）25°Cにおける最大許容損失は140 mWです。パルス条件（毎秒300パルス、10μsパルス幅）下では1アンペアのピーク順電流を扱うことができ、最大連続DC順電流は70 mAです。デバイスは最大5ボルトの逆電圧に耐えることができます。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲は-55°Cから+100°Cです。赤外線リフローはんだ付けの最高温度は260°C、10秒間です。

2.2 電気的・光学的特性

これらはTA=25°Cで測定された代表的な性能パラメータです。放射強度（I_E）は、順電流（I_F）20mAにおいて24 mW/sr（代表値）で、試験許容差は±15%です。ピーク発光波長（λ_ピーク）は940nmです。発光波長の広がりを表すスペクトル帯域幅（Δλ）は50nmです。順電圧（V_F）は代表値1.3V、I_F=20mA時最大1.6Vです。逆電流（I_R）は、逆電圧（V_R）5V時最大10 μAです。強度が軸上値の半分に低下する指向角（2θ_1/2）は18度です。

3. 性能曲線分析

データシートには、設計エンジニアにとって重要ないくつかの特性曲線が提供されています。スペクトル分布曲線（図1）は、940nmを中心とした波長全体での相対放射強度を示しています。順電流対周囲温度曲線（図2）は、周囲温度の上昇に伴い最大許容順電流がどのように減少するかを示しており、熱管理にとって重要です。順電流対順電圧曲線（図3）は、ダイオードのIV特性を示しています。相対放射強度対周囲温度曲線（図4）は、温度上昇に伴い光出力がどのように減少するかを示しています。相対放射強度対順電流曲線（図5）は、駆動電流と光出力の非線形関係を示しています。最後に、放射パターン図（図6）は、18度の指向角を視覚的に表す極座標プロットです。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 外形・パッケージ寸法

本デバイスはEIA標準パッケージに準拠しています。外形図は、PCBフットプリント設計と機械的統合のための重要な寸法を提供します。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、一般的な公差は±0.15mmです。サイドビュー方向が明確に示されています。

4.2 はんだパッドレイアウト

リフローまたはフローはんだ付け時に信頼性の高いはんだ接合を形成するために、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。寸法はパッケージに最適化されており、トゥームストーニングや濡れ不良を防ぐのに役立ちます。はんだペースト塗布には、0.12mm（5ミル）の金属ステンシル厚みが推奨されます。

4.3 テープ・リール包装

部品は、標準的な自動実装機に対応した7インチ径リール上の8mmキャリアテープで供給されます。各リールには1500個が含まれています。ポケット寸法、テープ幅、リールハブサイズを含む包装仕様は、ANSI/EIA 481-1-A-1994規格に従っています。テープはカバーテープで密封され、部品を湿気や汚染から保護します。

5. 組立・取り扱いガイドライン

5.1 はんだ付けプロセス

本デバイスは、特に鉛フリー（Pbフリー）はんだ合金用の赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しています。最高温度が260°Cを10秒間超えないことを強調した詳細なリフロープロファイル提案が提供されています。プロファイルには、熱衝撃を最小限に抑えるための予熱段階が含まれます。手はんだの場合は、はんだごて温度300°C以下で、リードごとに最大3秒間が推奨されます。ガイドラインでは、最終的なプロファイルは、使用する特定のPCB設計、部品、はんだペーストに対して特性評価を行うべきであると強調しています。

5.2 保管と湿気感受性

部品の湿気感受性レベル（MSL）は3です。乾燥剤入りの元の防湿バッグが未開封の場合、保管条件は30°C以下、相対湿度90%以下で、1年以内に使用する必要があります。バッグを開封した後は、部品を30°C以下、相対湿度60%以下で保管する必要があります。周囲環境に1週間（168時間）以上さらされた場合は、はんだ付け前に少なくとも20時間、60°Cでベーキング（乾燥）を行い、リフロー中のポップコンクラックを防止する必要があります。

5.3 洗浄と駆動方法

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などのアルコール系溶剤のみを使用してください。文書では、LEDは電流駆動デバイスであることを強調しています。複数のLEDを並列に駆動する際に均一な輝度を確保するためには、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を配置する必要があります。これにより、個々のデバイス間の順電圧（V_F）のわずかなばらつきを補償します。

6. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

6.1 代表的なアプリケーションシナリオ

主な用途は、テレビ、オーディオシステム、セットトップボックスなどの民生用リモコンにおける赤外線エミッタとしてです。その940nm波長は人間の目にはほとんど見えないため、知覚される光害を低減します。また、近距離赤外線データ伝送リンク、セキュリティシステムセンサー（例：ビームブレーク検出器）、非接触信号伝送が必要な産業オートメーションにも適しています。サイドビューパッケージは、エッジセンシングアプリケーションや薄型デバイス内など、IRビームをPCB表面と平行に放射する必要がある場合に有利です。

6.2 設計上の考慮事項

設計者は以下を考慮する必要があります：熱管理：周囲温度の上昇に伴う最大順電流のディレーティング（図2）を遵守し、長寿命を確保する必要があります。電流駆動：定電流源または直列抵抗を伴う電圧源が必須です。単純な電圧源で駆動すると、熱暴走と故障を引き起こします。光学的アライメント：狭い18°の指向角は、受信フォトダイオードまたは意図した伝送経路との精密な位置合わせを必要とします。PCBレイアウト：推奨はんだパッド寸法に従い、適切な機械的安定性とはんだ接合の信頼性を確保してください。

6.3 比較と選択

標準的な5mmまたは3mmの丸型IR LEDと比較して、このサイドビューSMTパッケージは垂直方向のスペースを節約します。より広い角度のエミッタと比較して、その狭いビームは軸上でより高い強度を提供し、より長い距離またはより低い消費電力に有益です。より一般的な850nmと比較した940nm波長は、可視の赤色発光が少なく、民生用アプリケーションで望ましい特性です。設計者は、リモコンや近接センシング用に焦点の合ったビームを持つ表面実装型、サイド発光IR光源を設計で必要とする場合に、この部品を選択する必要があります。

7. よくある質問（FAQ）

Q: ピーク波長（λ_ピーク）と主波長（λ_d）の違いは何ですか？

A: ピーク波長は、発光出力が最大となる波長です（このデバイスでは940nm）。主波長は色知覚から導き出され、単色IRデバイスではあまり関連性がなく、可視LEDにとってより重要です。

Q: マイクロコントローラのピンから直接このLEDを駆動できますか？

A: いいえ。マイクロコントローラのピンは通常、20mAを安全かつ一貫して供給できません。マイクロコントローラで制御されるトランジスタスイッチ（例：NPNまたはMOSFET）を使用してLED電流を扱い、常に直列の電流制限抵抗を含める必要があります。

Q: バッグを開封後の保管条件がなぜそれほど厳しいのですか？

A: プラスチックパッケージは湿気を吸収します。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部の剥離やポップコーニングを引き起こし、部品を割って破壊する可能性があります。ベーキングプロセスは、この吸収された湿気を除去します。

Q: 直列抵抗値をどのように計算しますか？

A: オームの法則を使用します：R = (V_電源- V_F) / I_F。例えば、5V電源、代表的なV_F1.3V、希望するI_F20mAの場合：R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185オーム。次の標準値（例：180または200オーム）を使用し、抵抗の定格電力が十分であることを確認してください（P = I²* R）。

8. 技術原理とトレンド

8.1 動作原理

赤外線発光ダイオード（IRED）は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。順電圧が印加されると、n領域からの電子とp領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、光子の形でエネルギーを放出します。これらの光子の波長は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。ガリウムヒ素（GaAs）は、赤外線放射に対応するバンドギャップを持ち、このデバイスでは特に約940nmです。サイドビューパッケージには、成形されたエポキシレンズが組み込まれており、発光を指定の指向角に成形します。

8.2 業界トレンド

個別型IR部品のトレンドは、より高い効率（単位電気入力あたりのより多くの放射出力）、エンドデバイスの小型化を可能にするより小さなパッケージサイズ、IrDAなどのアプリケーションのための高速データ伝送プロトコルとの互換性の向上に向かっています。また、自動車および産業市場向けの信頼性と一貫性の向上にも焦点が当てられています。エミッタと駆動回路またはフォトダイオードを単一モジュールに統合することも、エンドユーザーの設計を簡素化するもう一つの一般的なトレンドです。この部品に見られるように、鉛フリーおよびRoHS準拠の材料とプロセスへの移行は、業界全体の標準です。