赤外線発光ダイオード 940nm T-1 3/4パッケージ - 直径5.0mm x 高さ8.6mm - 順方向電圧1.6V - 放射強度40mW/sr - 日本語データシート

1. 製品概要

本資料は、高出力赤外線（IR）発光ダイオードの仕様を詳細に記載しています。このデバイスは、非可視スペクトルであるピーク波長940ナノメートル（nm）の光を放射するように設計されており、不可視照明が必要な用途に最適です。部品は、広い放射パターンを提供するウォータークリアレンズを備えた標準的なT-1 3/4スルーホールパッケージに収められています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

このIRエミッターの主な利点は、高い放射強度出力、広いカバレッジを実現する45度の広視野角、低い順方向電圧特性を備えた高電流動作に最適化された設計です。これらの特徴により、コスト効率が高く信頼性の高いソリューションを実現しています。主なターゲットアプリケーションは、テレビ、セットトップボックス、オーディオ機器用の赤外線リモコン、および様々なデバイスにおける近接検知や存在検知センサーなど、主に民生用電子機器およびセンシング分野です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

デバイスの性能は、標準的な周囲温度条件（25°C）で定義されています。これらのパラメータを理解することは、適切な回路設計と信頼性の高い動作にとって極めて重要です。

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。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。主な限界値には、連続順方向電流（I_F）100 mA、パルス条件（300 pps、10μsパルス幅）でのピーク順方向電流1 A、最大許容損失160 mWが含まれます。デバイスは最大5Vまでの逆電圧（V_R）に耐えることができますが、これはテスト目的のみであり、逆バイアス下での動作を意図した設計ではないことが明記されています。動作温度範囲は-40°Cから+85°Cです。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、指定された試験条件下での代表的な性能パラメータです。放射強度（I_E）は、立体角あたりの光出力を測定するもので、100 mAで駆動した場合、典型的に40ミリワット毎ステラジアン（mW/sr）です。順方向電圧（V_F）は、駆動電流50 mAにおいて典型的に1.6ボルトであり、比較的低い電力損失を示しています。スペクトル特性は中心波長940 nm、スペクトル半値幅（Δλ）は約50 nmであり、放射される赤外線の帯域幅を定義しています。

3. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの挙動を示すいくつかのグラフが提供されており、非線形性や温度依存性を理解するために不可欠です。

3.1 スペクトル分布

スペクトル分布曲線（図1）は、波長の関数としての相対放射強度を示しています。これは940 nmでのピーク放射と50 nmの半値幅を確認し、放射される波長の広がりを示しています。これは受信センサーやフォトダイオードの感度とマッチングさせる際に重要です。

3.2 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

I-V曲線（図3）は、ダイオードを流れる電流と両端の電圧との関係を描いています。これは半導体ダイオードに特徴的な非線形です。この曲線は、所望の動作電流に必要な駆動電圧を決定し、電力損失（P_D = V_F × I_F）を計算するために極めて重要です。

3.3 熱特性

図2は、周囲温度の上昇に伴う最大許容順方向電流のディレーティングを示しています。温度が上昇すると、デバイスの放熱能力が低下するため、接合温度限界を超えないように、最大安全動作電流を低減する必要があります。図4は、固定された駆動電流において、相対放射強度が周囲温度の上昇とともに減少する様子を示しており、これは熱ドループとして知られる現象です。これは、広い温度範囲で安定した出力を必要とする設計では考慮に入れる必要があります。

3.4 相対放射強度対順方向電流

図5は、光出力が電流に線形比例しないことを示しており、特に高電流では、加熱やその他の影響により効率が低下する可能性があります。このグラフは、輝度、効率、デバイス寿命をバランスさせる適切な動作点を選択するのに役立ちます。

3.5 放射パターン

極座標図（図6）は、視野角を視覚的に表しています。2θ½の仕様である45度は、放射強度が0度（軸上）での値の半分に低下する角度を意味します。この広いパターンは、送信機と受信機の正確な位置合わせが保証されないリモコンなどのアプリケーションに有益です。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 外形寸法

デバイスはT-1 3/4（5mm）パッケージ規格に準拠しています。主な寸法には、本体直径約5.0 mm、リードの下端からレンズの上端までの全高約8.6 mm、パッケージから出るリードのピッチ2.54 mm（0.1インチ）が含まれます。フランジ下の樹脂の最大突出量は1.0 mmと規定されています。PCBフットプリント設計には、公差（通常±0.25 mm）を含む詳細な機械図面を参照する必要があります。

4.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、アノード（プラスリード）は通常、より長いリードです。物理的な識別マーカーを確認するには、データシートの外形図を参照してください。これは、パッケージリムの平らな部分や切り欠きであることが多く、カソード（マイナスリード）側を示しています。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

製造工程での損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。

5.1 リード成形

リードを曲げる必要がある場合は、エポキシレンズの基部から少なくとも3 mm離れた位置で行う必要があります。曲げる際にパッケージ本体を支点として使用してはいけません。この作業は室温で、はんだ付け工程の前に行わなければなりません。

5.2 はんだ付けパラメータ

2つのはんだ付け方法について説明します：
はんだごて：最高温度360°C、最大3秒間。はんだごての先端は、エポキシバルブの基部から1.6 mm以上離す必要があります。
フローはんだ付け：予熱温度は最大100°C、最大60秒間。はんだウェーブ温度は最高260°C、接触時間は5秒未満とします。デバイスは、エポキシバルブの基部から2.0 mm以上離して浸漬する必要があります。
重要な注意：赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホールパッケージタイプには明示的に不適切とされています。過度の熱や時間は、プラスチックレンズを溶かしたり、内部故障を引き起こしたりする可能性があります。

5.3 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。

6. 保管および取り扱い

元の防湿バッグ外での長期保管には、デバイスを30°C以下、相対湿度70%以下の環境に保管することを推奨します。元の包装から取り出した場合は、3ヶ月以内に使用する必要があります。長期保管には、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素雰囲気中に保管することをお勧めします。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。データシートでは、複数のユニットを並列接続する場合（回路モデルA）、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用することを強く推奨しています。これは、順方向電圧（V_F）がデバイスごとにわずかに異なる可能性があるためです。個別の抵抗なしでLEDを直接並列接続すると（回路モデルB）、最も低いV_Fを持つLEDが不均衡に多くの電流を引き、輝度の不均一やそのデバイスの過負荷および故障を引き起こす可能性があります。

7.2 静電気放電（ESD）保護

このデバイスは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび組立環境では、以下の予防措置を実施する必要があります：

• 作業者は、導電性床の上で接地リストストラップまたはヒールストラップ/導電性靴を着用しなければなりません。
• ワークステーション、設備、保管ラックは適切に接地されていなければなりません。
• プラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するために、イオナイザーを使用してください。
• ESD保護エリアで作業する人員に対する定期的な点検と教育は不可欠です。

7.3 適用範囲と注意事項

この部品は、標準的な民生用および産業用電子機器を対象としています。メーカーは、故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性のある安全クリティカルなアプリケーション（例：医療用生命維持装置、航空、交通制御）で使用する場合は、相談が必要であると規定しています。

8. 動作原理と技術的背景

このデバイスは、エレクトロルミネッセンスの原理で動作する半導体発光ダイオード（LED）です。p-n接合に順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。半導体層の特定の材料組成が放出される光の波長を決定します。この場合、940 nmの赤外線放射に調整されています。このタイプの赤外線LEDは、成熟した、非常に信頼性の高い部品です。その開発は、効率（入力電力あたりの放射強度）の向上、より高い駆動電流のための熱管理の改善、RoHS（有害物質の使用制限）などの環境規制との適合性の確保に焦点が当てられてきました。広視野角パッケージは、集光ビームではなく広いカバレッジを必要とするアプリケーションでの使いやすさを高める重要な設計特徴です。