LTE-C9901 赤外線発光ダイオード データシート - 940nm波長 - 5mmパッケージ - 1.4V順電圧 - 100mW許容損失 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTE-C9901は、表面実装用途向けに設計されたディスクリート赤外線発光素子です。信頼性の高い高性能な赤外線放射を必要とするアプリケーション向けの、幅広い赤外線ソリューションの一部を構成します。本デバイスは940nmのピーク波長で動作し、可視光干渉を最小限に抑えるのに理想的であり、民生用電子機器や産業用センシングで一般的に使用されています。

この部品の主な利点は、自動実装装置および赤外線リフローはんだ付けプロセスとの互換性にあり、大量生産に適しています。ウォータークリアレンズを備えたトップビュー設計により、広い放射パターンを提供します。本製品はRoHSおよびグリーン製品基準に準拠しており、環境への配慮を確保しています。

この赤外線発光素子のターゲット市場は、民生用電子機器（テレビ、オーディオシステム、エアコン）のリモコン装置、赤外線無線データ伝送システム、セキュリティアラーム、および非可視光通信やセンシングが必要な各種PCB実装型赤外線センサーアプリケーションのメーカーを含みます。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・光学特性

主要な光学パラメータは放射強度（I_E）であり、順電流（I_F）20mAにおける代表値は8.0 mW/sr、最小5.0、最大10.0 mW/srで規定されています。I_Eの試験測定には±15%の許容差が適用されます。ピーク発光波長（λ_Peak）は940nmで、近赤外スペクトルに位置します。スペクトル半値幅（Δλ）は50nmで、発光の帯域幅を定義します。指向角（2θ_1/2）は65度であり、θ_1/2は放射強度が軸上値の半分に低下するオフ軸角度です。この広い角度は、広範囲のカバレッジを必要とするアプリケーションに適しています。

2.2 電気的特性

順電圧（V_F）は、I_F= 20mAにおいて代表値1.4Vです。逆電流（I_R）は、逆電圧（V_R）5V印加時に最大10 μAと規定されています。これらのパラメータは、特に直列抵抗値の計算や適切なバイアス確保のための回路設計において重要です。

2.3 絶対最大定格と熱管理

本デバイスの最大許容損失は100 mWです。直流順電流は60 mAを超えてはなりません。パルス動作では、特定条件（毎秒300パルス、10 μsパルス幅）下で600 mAのピーク順電流が許容されます。最大逆電圧は5Vです。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保存温度範囲は-55°Cから+100°Cです。これらの定格を超えると永久損傷を引き起こす可能性があります。本デバイスは、ピーク温度260°C、最大10秒間の赤外線リフローはんだ付けに耐えることができ、これは鉛フリー（Pbフリー）実装プロセスの標準です。

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必須のいくつかの代表的な特性曲線が提供されています。順電流対順電圧（I-V）曲線は指数関数的関係を示し、動作点と熱効果の決定に重要です。相対放射強度対順電流曲線は、光出力が電流とともにどのように増加するかを示し、所望の出力を得るための駆動電流の最適化に役立ちます。相対放射強度対周囲温度曲線は、出力の温度依存性を示し、様々な環境条件下で動作するアプリケーションにとって極めて重要です。放射パターン図は、発光する赤外線の空間分布をグラフィカルに表し、65度の指向角を確認します。最後に、スペクトル分布曲線は、940nmピーク波長周辺への放射パワーの集中を示しています。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 外形寸法

部品は標準的なEIAパッケージに収められています。本体サイズ、リード間隔、全高を含むすべての重要な寸法は外形図に記載されています。特に指定がない限り、公差は通常±0.1mmです。パッケージはトップビュー発光用に設計されています。

4.2 はんだパッドレイアウトと極性

信頼性の高いはんだ接合とリフロー中の適切な位置合わせを確保するために、推奨はんだパッド寸法が提供されています。アノードとカソードはフットプリント図で明確に識別されます。これらのパッド寸法を遵守することは、トゥームストーニングを防止し、良好な熱的・電気的接続を確保するために重要です。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリープロセスに適したIRリフロープロファイルの詳細な提案が含まれています。主要パラメータには、予熱ゾーン（150-200°C）、予熱時間（最大120秒）、ピーク温度（最大260°C）、液相線以上時間（最大10秒）が含まれます。このプロファイルは部品の信頼性を確保するためにJEDEC標準に基づいています。実際のプロファイルは、使用する特定のPCB設計、はんだペースト、およびオーブンに対して特性評価を行う必要があることが強調されています。

5.2 手はんだ付けと洗浄

手はんだ付けが必要な場合、はんだごての温度は300°Cを超えず、接触時間はパッドあたり3秒以内に制限する必要があります。洗浄には、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤のみが推奨されます。

5.3 保管および取り扱い上の注意

乾燥剤入りの未開封の防湿包装の場合、デバイスは相対湿度（RH）90%以下、温度30°C以下で保管し、1年以内に使用する必要があります。元の包装を開封した後は、保管条件は相対湿度60%以下、温度30°C以下とする必要があります。周囲環境に1週間以上さらされた部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。

6. 包装および発注情報

本デバイスは、自動ピックアンドプレースマシンに対応した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3000個が収納されています。包装はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に従っています。空の部品ポケットはトップカバーテープで密封されています。テープ内で連続して許容される欠品部品の最大数は2個です。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーション回路

赤外線発光素子は電流駆動デバイスです。複数のLEDを並列に駆動する際に強度を均一にするためには、複数のLEDで単一の抵抗を共有する（回路B）のではなく、各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用する（回路A）ことを強く推奨します。これにより、個々の発光素子の順電圧（V_F）のわずかなばらつきを補償できます。直列抵抗値（R_S）は、次の式を使用して計算できます：R_S= (V_CC- V_F) / I_F。ここで、V_CCは電源電圧、V_Fは所望の電流I_F.

におけるLEDの順電圧です。

7.2 適用範囲と制限事項

この部品は、オフィス機器、通信機器、家電製品などの一般的な電子機器を対象としています。事前の協議および特定の認定なしに、高信頼性が生命や安全に不可欠なアプリケーション（例：航空、医療生命維持装置、輸送安全システム）向けに設計または認定されているものではありません。

8. 技術比較と差別化

標準的な可視LEDと比較して、940nm波長は人間の目には見えないため、目立たない動作に理想的です。65度の指向角は、ビームの集中とカバレッジエリアの間で良好なバランスを提供します。SMDパッケージとリフローはんだ付けとの互換性は、現代の自動化組立ラインにおいてスルーホール型赤外線LEDに比べて大きな利点を提供し、製造コストと基板スペースを削減します。

9. よくある質問（FAQ）

Q: 940nm波長の目的は何ですか？

A: 940nmは近赤外スペクトルにあります。人間の目にはほとんど見えないため、アプリケーションにおける光害を低減します。また、受信機として一般的に使用されるシリコンフォトダイオードやフォトトランジスタの感度とよく一致しています。

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: できません。マイクロコントローラのピンは通常、十分な電流（このLEDの場合最大DC 60mA）を供給または吸収できず、電圧の余裕もありません。アプリケーションノートで説明されているように、トランジスタスイッチなどの駆動回路と直列電流制限抵抗を使用する必要があります。

Q: パッケージを開封して1週間以上経過した場合、なぜベーキングが必要なのですか？

A: プラスチックSMDパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。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、クラック、またはポップコーン現象を引き起こし、部品を破壊する可能性があります。ベーキングはこの吸収された湿気を除去します。

10. 実践的な設計と使用例例1: シンプルなリモコン送信機。_FLTE-C9901は、IRリモコンの送信素子として使用できます。マイクロコントローラは変調信号（例：38kHzキャリア）を生成し、LEDを駆動するトランジスタをスイッチングします。直列抵抗は、電池電圧（例：3V）と所望のパルス電流（例：50mA）、および代表的なV

1.4Vに基づいて計算されます。例2: 近接センサー。

フォトトランジスタと組み合わせることで、発光素子は反射型物体センサーを構成できます。発光素子が赤外線を照射し、近くの物体が一部の光をフォトトランジスタに反射します。フォトトランジスタの出力の変化が物体の存在を示します。発光素子の65度の指向角は、適切な検知エリアをカバーするのに役立ちます。

11. 動作原理

赤外線発光素子は半導体ダイオードです。順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（GaAsやAlGaAsなどの材料で構成）で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。特定の材料組成（この場合は940nmピークをもたらす）が、発光の波長（色）を決定します。放射強度は、通常の動作範囲内では順電流に直接比例します。

12. 業界動向