赤外線エミッタ・検出器 LTE-R38386AS-ZF データシート - 850nm波長 - 1A順電流 - 3.6V最大電圧 - 3.6W電力損失 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高電力、高速、広視野角を必要とするアプリケーション向けに設計されたディスクリート赤外線部品の完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、ピーク波長850nmで動作する赤外線エミッタであり、高速性能のためにAlGaAs技術を用いて製造されています。GaAs 940nm IRED、PINフォトダイオード、フォトトランジスタなど、様々な赤外線エミッタおよび検出器を含む、より広範な製品ラインの一部です。本コンポーネントはRoHS準拠を満たすように設計されており、グリーン製品に分類されます。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本コンポーネントの主な利点は、高電力LED光源、長い動作寿命を伴う高性能、および高駆動電流の処理能力を含みます。これらの特徴は、要求の厳しい赤外線アプリケーションに適しています。ターゲット市場およびアプリケーションは、主に民生用および産業用電子機器、特に信頼性の高い赤外線信号伝送が必要とされる分野です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

本セクションでは、標準試験条件（TA=25°C）下で規定されたデバイスの主要な電気的、光学的、および熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、信頼性を確保し損傷を防ぐために、厳格な限界内で動作するように設計されています。最大電力損失は3.6ワットです。パルス条件（毎秒300パルス、10μsパルス幅）下で5アンペアのピーク順電流、および1アンペアの連続DC順電流を処理できます。最大許容逆電圧は5ボルトです。接合部からの熱抵抗は9 K/Wと規定されており、熱管理設計において重要です。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。本コンポーネントは、260°Cでの赤外線はんだ付けを最大10秒間耐えることができます。

2.2 電気的・光学的特性

1A順電流（IF）の試験条件下で、本デバイスは放射強度（IE）を典型的に320 mW/sr、最小200 mW/srで示します。全放射束（Фe）は典型的に1270 mWです。ピーク発光波長（λPeak）は850 nm、スペクトル線半値幅（Δλ）は50 nmであり、その光学的帯域幅を定義します。順方向電圧（VF）は2.5V（最小）から3.6V（最大）の範囲で、1Aでの典型的な値は3.1Vです。逆電流（IR）は、逆電圧（VR）5Vで最大10 μAです。信号の立ち上がり・立ち下がり時間（Tr/Tf）は典型的に30ナノ秒（10%から90%で測定）です。視野角（2θ1/2）は150度であり、ここでθ1/2は放射強度が中心軸上の値の半分となる軸外れ角です。

3. 性能曲線分析

本データシートには、様々な条件下での回路設計および性能予測に不可欠な、いくつかの典型的な特性曲線が含まれています。

3.1 スペクトル分布

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。曲線は850 nmを中心としており、ピーク発光波長を確認し、50 nmの半値幅は発光される赤外線のスペクトル広がりを示しています。

3.2 順電流対周囲温度

図2は、許容順電流と周囲温度の関係を示しています。このデレーティング曲線は、接合部温度限界を超えないように、高温での最大安全動作電流を決定するために極めて重要です。

3.3 順電流対順電圧

図3は、IV（電流-電圧）特性曲線を示しています。これはダイオードに典型的な非線形関係を示しており、電力損失（Vf * If）の計算や、適切な電流制限回路の設計に使用されます。

3.4 相対放射強度対周囲温度および順電流

図4および図5は、それぞれ光出力（IF=1Aでの値に対する相対値）が周囲温度および順電流とともにどのように変化するかを示しています。これらのグラフは、設計者が異なる動作条件下での効率変動および出力安定性を理解するのに役立ちます。

3.5 放射パターン

図6は、発光される赤外線の空間分布を示す極座標放射図です。広く滑らかなローブは150度の視野角を確認しており、広範囲のカバレッジまたはアライメント許容度を必要とするアプリケーションにおいて重要です。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 外形寸法

本資料は、コンポーネントの詳細な機械図面を提供します。すべての寸法はミリメートルで規定され、特に記載がない限り標準公差は±0.1 mmです。図面には、PCBフットプリント設計および機械的統合に必要な主要な特徴が含まれています。

4.2 推奨はんだパッド寸法

適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、および組立プロセス中の熱性能を確保するために、推奨PCBランドパターン（はんだパッドレイアウト）が提供されています。信頼性の高い製造のためには、これらの寸法に従うことが推奨されます。

4.3 極性識別

カソードはパッケージ寸法図に明確にマークされています。組立時の正しい極性方向は、デバイスが機能するために不可欠です。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いおよび組立は、デバイスの信頼性および性能を維持するために重要です。

5.1 保管条件

密封パッケージの場合、保管は30°C以下かつ相対湿度（RH）90%以下とし、推奨使用期限は1年です。開封済みパッケージの場合、環境は30°Cまたは60% RHを超えてはなりません。元の包装から取り出されたコンポーネントは、1週間以内にリフローはんだ付けする必要があります。元の包装外での長期保管の場合、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーター内での保管が推奨されます。包装外で1週間以上保管されたコンポーネントは、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングする必要があります。

5.2 洗浄

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。

5.3 はんだ付けパラメータ

リフローおよび手はんだ付けプロセスの両方について、詳細なはんだ付け条件が提供されています。リフローはんだ付けの場合：150–200°Cで最大120秒間予熱し、ピーク温度は260°Cを最大10秒間超えないこと（最大2回のリフローサイクルが許可されます）。はんだごて使用の場合：リードごとに最大温度300°Cで最大3秒間。本資料は、プロセス設定の基礎としてJEDEC標準プロファイルを参照し、設計、ペースト、および装置の変動により、ボード固有の特性評価が必要であることを強調しています。

6. パッケージングおよび注文情報

6.1 テープおよびリールパッケージ寸法

本コンポーネントは7インチリールに供給され、リールあたり600個です。パッケージングはANSI/EIA 481-1-A-1994仕様に準拠しています。キャリアテープおよびリールの詳細寸法が提供されています。注記には、空のコンポーネントポケットはカバーテープで密封され、連続する最大2個の欠品が許容されることが規定されています。

7. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

7.1 意図された用途および注意事項

本デバイスは、オフィス、通信、および家庭用アプリケーションにおける通常の電子機器を意図しています。特に故障が生命や健康を危険にさらす可能性がある（例：航空、医療システム、安全装置）など、例外的な信頼性が必要とされるアプリケーションでの使用前には、相談が必要です。

LEDは電流駆動デバイスであるため、複数のデバイスを並列接続する場合、各LEDと直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。この慣行は、データシートの回路モデル（A）として図示されており、すべてのLED間で強度の均一性を確保するために不可欠です。個別の抵抗がない代替回路（回路モデル（B））は、LED間の自然な順方向電圧（Vf）分布により電流不均衡を引き起こし、輝度のばらつきをもたらす可能性があります。

7.3 熱管理

3.6Wの電力損失定格および9 K/Wの熱抵抗（Rθj）を考慮すると、PCB上での効果的な熱管理が必要です。設計者は、特に高電流または高温環境で動作する場合、デレーティング曲線に示されるように、接合部温度を安全限界内に保つために十分な銅面積または放熱を確保する必要があります。

8. 技術比較および差別化

この850nm AlGaAs IREDは、高速アプリケーション向けに位置づけられています。リモコンでよく使用される標準的な940nm GaAs IREDと比較して、850nm波長はシリコンベースの検出器（800-900nm付近でより高い感度を持つ）でより良い性能を提供でき、データ伝送および監視システムで一般的に使用されます。高電力出力（典型的に320 mW/sr）および高速スイッチング速度（典型的に30 ns）は、強力な信号または高データレートを必要とするアプリケーションにおける主要な差別化要因です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 放射強度（mW/sr）と全放射束（mW）の違いは何ですか？

A: 放射強度は、中心軸に沿った単位立体角（ステラジアン）あたりの光出力を測定し、ビームがどれだけ集中しているかを示します。全放射束は、全方向に放射される総合光出力です。本デバイスの広い150°視野角は、狭角エミッタの場合に比べて、その全光束が軸方向強度から示唆される値よりも大幅に高いことを意味します。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: 推奨されません。LEDは電流制御が必要です。順方向電圧（Vf）には範囲（2.5Vから3.6V）があります。この範囲内に設定された定電圧源は、ユニット間で過度の電流変動を引き起こし、一部を過駆動して輝度の不一致や損傷をもたらす可能性があります。常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

Q: 150度（2θ1/2）の視野角をどのように解釈すればよいですか？

A: 視野角は、強度がピーク（軸上）強度の少なくとも半分である全角です。したがって、θ1/2は軸から75度です。光は、この非常に広い150度の円錐内で有用な強度で放射されます。

10. 設計および使用事例

事例1: 近接センサー / 物体検出:

エミッタは、別個のフォトトランジスタまたはフォトダイオード検出器と組み合わせることができます。広い視野角によりアライメントが簡素化されます。エミッタと検出器の間を通過する物体がビームを遮断し、検出信号をトリガーします。高電力により、より長い検知距離またはある程度の環境IRノイズがある環境での動作が可能になります。事例2: 簡易赤外線データリンク:

高速の30 ns立ち上がり/立ち下がり時間により、高周波数（MHz範囲まで）での変調が可能であり、短距離無線データ伝送に適しています。マイクロコントローラまたはエンコーダICからの変調電流で駆動し、フォトダイオードを備えた同調受信回路を使用することで、基本的なシリアル通信リンクを確立できます。事例3: 照明用マルチエミッタアレイ:

赤外線スペクトルでのエリア照明を必要とするアプリケーション（例：ナイトビジョン機能付きCCTVカメラ）では、複数のユニットをPCB上に配置できます。駆動回路には、Vfのばらつきにもかかわらずアレイ全体で均一な出力を確保するために、各エミッタに個別の電流制限抵抗（回路Aに従って）を含める必要があります。11. 動作原理

本デバイスは、赤外線発光ダイオード（IRED）です。これは、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。順電流が印加されると、電子と正孔が活性領域（AlGaAs製）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（AlGaAs）および構造は、エネルギーバンドギャップが850ナノメートルの光子波長に対応するように設計されており、これは電磁スペクトルの近赤外領域にあり、人間の目には見えませんがシリコンベースのセンサーで検出可能です。

12. 業界動向と背景

赤外線コンポーネントは、より高い効率、より高速、およびより高い統合に向けて進化し続けています。動向には、より精密で高速なデータ通信（例：LiDARおよび光データリンク）のためのVCSEL（垂直共振器面発光レーザー）の開発、およびエミッタとドライバ、検出器と増幅器を単一モジュールに統合することが含まれます。しかし、このIREDのようなディスクリートコンポーネントは、そのコスト効率、設計の柔軟性、および民生用電子機器から産業オートメーションおよびIoTセンサーに至るまで、確立されたおよび新興の幅広いアプリケーションにおける信頼性のために、依然として不可欠です。RoHSおよびグリーン製品準拠への焦点は、環境に配慮した製造への業界全体の移行を反映しています。

Infrared components continue to evolve towards higher efficiency, higher speed, and greater integration. Trends include the development of VCSELs (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) for more precise, high-speed data communication (e.g., in LiDAR and optical data links) and the integration of emitters with drivers and detectors with amplifiers into single modules. However, discrete components like this IRED remain vital for their cost-effectiveness, design flexibility, and reliability in a vast array of established and emerging applications, from consumer electronics to industrial automation and IoT sensors. The focus on RoHS and Green Product compliance reflects the industry-wide shift towards environmentally conscious manufacturing.