LTE-4238R 赤外線エミッタ データシート - クリアパッケージ - ピーク波長880nm - 順方向電圧1.8V - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTE-4238Rは、光電子アプリケーション向けに設計された小型・低コストの赤外線（IR）エミッタです。その中核機能は、特定の波長の赤外線を発光することで、不可視光源が必要なセンシング、検出、通信システムでの使用を目的としています。デバイスは、効率的な光透過を可能にする透明なプラスチック製のエンドルッキングパッケージに収められています。この部品の主な利点は、特定のシリーズのフォトトランジスタ（LTR-3208シリーズなど）と機械的・スペクトル的に整合していることであり、これにより受信機-エミッタペアの設計が簡素化され、センシングアプリケーションでの最適な性能が保証されます。この特性は、物体検知、近接センシング、非接触スイッチ、基本的な光データリンクを含む市場に適しています。

2. 詳細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。LTE-4238Rは最大150 mWの電力を消費できます。パルス条件（毎秒300パルス、パルス幅10マイクロ秒）下では、ピーク順方向電流2アンペアを扱え、最大連続順方向電流は100 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、保管環境温度は-55°Cから+100°Cです。実装時には、はんだ付け点がパッケージ本体から少なくとも1.6mm離れていることを条件に、リードを260°Cで最大5秒間はんだ付けできます。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、周囲温度（T_A）25°C、試験用順方向電流（I_F）20mA（標準動作点として機能）で規定されています。立体角あたりの発光パワーを測定する放射強度（I_E）の代表値は4.81 mW/srです。パワー密度を表す開口放射照度（E_e）の代表値は0.64 mW/cm²です。デバイスは、近赤外スペクトルに属するピーク波長（λ_ピーク）880ナノメートルで光を発します。半値幅（Δλ）として定義されるスペクトル帯域幅は50 nmであり、ピーク周辺の波長の広がりを示しています。順方向電圧（V_F）は、20mA時で典型的に1.3Vから1.8Vの範囲です。逆電流（I_R）は、5Vの逆バイアスを印加した場合、最大100 µAです。放射強度が最大値の半分に低下する視野角（2θ_1/2）は20度であり、比較的狭いビームを定義しています。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、デバイスが特定のオンライン強度および放射強度範囲にSELECTED（選別）されていると記載されています。これは、測定された光出力パラメータに基づくビニング（選別）プロセスが行われていることを意味します。この抜粋では具体的なビンコードは記載されていませんが、この種のエミッタの典型的なビニングでは、放射強度（I_E）および場合によっては順方向電圧（V_F）に応じて部品をグループ分けし、アプリケーションにおける性能の一貫性を確保します。設計者は、アプリケーションの正確な強度要件を満たす部品を選択するために、詳細なビニング仕様についてメーカーに確認する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートにはいくつかの代表的な特性曲線が含まれています。図1はスペクトル分布を示し、相対放射強度と波長の関係をプロットしています。これは880nmでのピークと50nmの半値幅を確認するものです。図2は順方向電流と周囲温度の関係を示し、電力消費制限内に収まるように、温度が上昇するにつれて最大許容連続電流が減少する様子を示しています。図3は順方向電流対順方向電圧（I-V）曲線であり、ダイオードの指数関数的特性を示しています。図4は相対放射強度が周囲温度とともにどのように変化するかを示し、一般的に温度が上昇すると出力が低下することを示しています。図5は相対放射強度と順方向電流の関係をプロットし、動作範囲内での駆動電流と光出力のほぼ線形な関係を示しています。最後に、図6は放射パターン図であり、発光の空間分布を描いた極座標プロットで、20度の視野角を確認できます。

5. 機械的仕様およびパッケージ情報

5.1 パッケージ外形寸法

デバイスは小型のプラスチック製エンドルッキングパッケージを使用しています。主な寸法上の注意点は以下の通りです：すべての寸法はミリメートル単位（括弧内はインチ）、特に指定のない限り標準公差は±0.25mm、フランジ下の樹脂突出最大は1.0mm、リード間隔はリードがパッケージから出る点で測定されます。正確な外形図は参照されていますが、提供されたテキストでは完全には詳細化されていません。

5.2 極性識別

赤外線LEDの場合、通常、長いリードがアノード（陽極）、短いリードがカソード（陰極）です。パッケージにはカソード近くに平らな面やその他のマーキングがある場合もあります。回路の組み立て時には損傷を防ぐため、正しい極性を守る必要があります。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

絶対最大定格では、リードはんだ付け温度が規定されています：パッケージ本体から少なくとも1.6mm（0.063インチ）離れた場所で適用することを条件に、260°Cで最大5秒間です。これは、半導体ダイおよびプラスチック封止体への熱損傷を防ぐために重要です。リフローはんだ付けの場合、ピーク温度が260°Cを超えず、液相線以上の時間を注意深く制御した標準プロファイルが推奨されます。デバイスは使用前に乾燥した静電気防止環境で保管する必要があります。適用される場合は、湿気感受性レベル（MSL）情報をメーカーから入手してください。

7. 梱包および発注情報

型番はLTE-4238Rです。データシートでは仕様番号（DS-50-98-0043）とリビジョン（C）が参照されています。具体的な梱包詳細（例：テープ＆リール寸法、リールあたりの数量）はこの抜粋では提供されていません。BNS-OD-C131/A4およびBNS-OD-FC001/A4コードは、おそらく内部文書管理番号を指しています。発注時には基本型番LTE-4238Rが使用され、メーカーのシステムに従って、ビニングや特別選別コードが追加されます。

8. アプリケーション推奪事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

LTE-4238Rは、整合したIR光源を必要とするアプリケーションに最適です。その主な用途は、スペクトル的に整合したフォトトランジスタ（LTR-3208シリーズなど）と組み合わせて、光インタラプタまたは反射型物体センサーを形成することです。一般的なアプリケーションには、プリンターやコピー機での用紙検知、スロットまたはエッジセンシング、物体カウント、家電製品での近接検知、シンプルな非接触スイッチなどがあります。クリアパッケージは、エミッタが可視であっても問題ないアプリケーションに適していますが、880nmの光は人間の目にはほとんど見えません。

8.2 設計上の考慮点

1. 電流制限：IR LEDは電流駆動デバイスです。常に、電源電圧（V_CC）、LEDの順方向電圧（V_F、最大約1.8V）、および所望の順方向電流（I_F）に基づいて計算された直列の電流制限抵抗を使用してください。連続電流定格100mAを超えないようにしてください。パルス動作の場合、過熱を避けるために、パルス幅とデューティサイクルが規定の制限内に収まるようにしてください。
2. 熱管理：電力消費定格150 mWを超えてはなりません。周囲温度が高い場合、特性曲線に示されているように、最大許容順方向電流を減額する必要があります。
3. 光学的アライメント：ペアリングされたセンサーシステムで最高の性能を得るには、エミッタと検出器の間の正確な機械的アライメントを確保してください。狭い20度の視野角は指向性に役立ちますが、注意深い配置を必要とします。
4. 環境光耐性：整合した光検出器は役立ちますが、光学バッフルを設計したり、変調されたIR信号を使用したりすることで、センシングアプリケーションにおける環境光干渉への耐性を向上させることができます。

9. 技術比較および差別化

LTE-4238Rの主な差別化機能は、特定のフォトトランジスタシリーズとの明示的な機械的・スペクトル的整合性です。これにより、最適な結合効率が保証され、ペアが連携して動作するように特性付けられているため、光学センサーの設計プロセスが簡素化されます。一般的なIRエミッタと比較して、この整合により、最終アプリケーションにおいてより高い感度、より長い距離、またはより一貫した性能が得られる可能性があります。クリアパッケージは、着色パッケージと比較してわずかに高い透過効率を提供し、光出力を最大化します。その小型サイズは、スペースに制約のある設計に適しています。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: ピーク波長が880nmである目的は何ですか？
A: 880nmは近赤外線範囲にあります。これは人間の目には見えないため、センシングアプリケーションで目立たないという利点があります。また、シリコンフォトダイオード（フォトトランジスタなど）のピーク感度とよく一致しており、効率的な検出を保証します。

Q: このLEDをマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？
A: ピンの電流供給能力によります。典型的なMCUピンは20-25mAを供給でき、これは動作範囲内です。ただし、必ず直列に電流制限抵抗を含めてください。電流制御なしでLEDを電圧源やピンに直接接続しないでください。

Q: 20度の視野角はどのように解釈すればよいですか？
A: これは、発光強度が最大値（軸上）の少なくとも半分である全角度です。20度の角度は比較的狭く、広角エミッタと比較してより焦点の合ったビームを生成します。これは長距離または精密アライメントアプリケーションに有益です。

Q: スペクトル的に整合しているとはどういう意味ですか？
A: LTE-4238Rの発光スペクトル（中心880nm）が、指定されたフォトトランジスタのスペクトル応答曲線と最適に重なるように設計されていることを意味します。これにより、検出器が実際に見て電気信号に変換できる発光量が最大化されます。

11. 実践的な設計および使用例

例1: 物体検知センサー：LTE-4238Rとその整合フォトトランジスタを隙間を挟んで向かい合わせに配置します。物体が隙間を通過するとIRビームが遮断され、フォトトランジスタの出力が変化します。このシンプルな回路は、コンベアベルト上の物体のカウントや、プリンタートレイ内の用紙の存在検知に使用できます。LEDを流れる電流は抵抗を使用して20mAに設定できます：R = (V_CC- V_F) / I_F。5V電源でV_Fが1.6Vの場合、R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170オーム（標準の180オーム抵抗を使用）。

例2: 反射型センサー：エミッタと検出器を並べて配置し、共通の点を狙います。エミッタからのIR光は表面（白い物体や反射テープなど）で反射され、フォトトランジスタによって検出されます。この構成は、物体の近接を検知したり、エンコードされたパターンを読み取ったりすることができます。狭い視野角は、この近接配置においてエミッタと検出器間のクロストークを最小限に抑えるのに役立ちます。

12. 動作原理の紹介

LTE-4238Rのような赤外線エミッタは、半導体ダイオードです。順方向バイアス（アノードにカソードに対して正の電圧を印加）がかかると、電子と正孔が半導体材料（通常はガリウムヒ素、GaAsベース）の活性領域で再結合します。この再結合プロセスにより、エネルギーが光子（光の粒子）の形で放出されます。半導体の特定の材料組成と構造が、放出される光子の波長を決定し、この場合は赤外線スペクトルの880nmを中心としています。透明なエポキシパッケージは、半導体ダイを封止・保護すると同時に、生成された光が効率的に外部に出ることを可能にします。

13. 技術トレンドと背景

赤外線エミッタは、光エレクトロニクスにおける基本的な構成要素であり続けています。この分野のトレンドには、より小さなパッケージからより高い放射強度と効率を持つエミッタの開発が含まれており、より強力なセンサーや長距離センサーを可能にしています。また、自動実装のための表面実装デバイス（SMD）パッケージへの移行も進んでいますが、このようなスルーホールパッケージはプロトタイピングや特定のアプリケーションで依然として広く使用されています。統合も別のトレンドであり、エミッタと検出器を組み合わせたモジュールがより一般的になり、システム設計がさらに簡素化されています。半導体におけるエレクトロルミネッセンスの基本原理は確立されていますが、材料科学の進歩により、性能、信頼性、コスト効率が継続的に向上しています。