赤外線エミッタ・ディテクタ LTE-C9501 データシート - 940nm波長 - 20mA順電流 - 1.2V代表順電圧 - 技術文書

1. 製品概要

LTE-C9501は、信頼性の高い赤外線発光および検出を必要とする幅広い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です。高性能、コンパクトなパッケージング、自動化された組立プロセスとの互換性が重要な現代の電子システムのニーズに対応する、包括的な製品ラインの一部です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

この部品の主な利点は、RoHSおよびグリーン製品基準への準拠による環境配慮です。7インチ径リール上の12mmキャリアテープで供給され、現代のPCB組立ラインで使用される高速自動実装装置と完全に互換性があります。また、パッケージは表面実装技術（SMT）の業界標準である赤外線リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されています。EIA標準パッケージにより、他の部品や設計ライブラリとの機械的互換性が確保されています。本デバイスは、リモコン用の民生電子機器、IR無線データ伝送用の産業・商業システム、警報・センシング機能用のセキュリティシステムなどの市場をターゲットとしています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

LTE-C9501の性能は、一連の絶対最大定格と詳細な電気的・光学的特性によって定義されます。これらのパラメータを理解することは、信頼性の高い回路設計に不可欠です。

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応力限界を定義します。通常動作を意図したものではありません。主な限界値には、100 mWの電力損失、パルス条件下（300 pps、10 µsパルス）での800 mAのピーク順電流、60 mAの連続DC順電流が含まれます。デバイスは最大5Vの逆電圧に耐えることができますが、逆動作用に設計されているわけではありません。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度範囲はより広い-55°Cから+100°Cと規定されています。この部品は、ピーク温度260°Cで最大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ます。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、標準周囲温度25°Cで測定され、典型的な動作条件下でのデバイスの性能を定義します。放射強度（I_E）は、順電流（I_F）20mAで駆動した場合、最小1.0 mW/srから最大6.0 mW/srの範囲です。ピーク発光波長（λ_p）は940 nmで、これは近赤外スペクトルに属し、人間の目には見えません。スペクトル線半値幅（Δλ）は代表値で50 nmです。順電圧（V_F）は代表値で1.2V、I_F=20mA時には1.1Vから1.5Vの範囲です。逆電流（I_R）は、逆電圧（V_R）5Vを印加した場合、最大10 µAです。指向角（2θ_1/2）は20度で、放射される赤外線の強度が軸上の値の半分に低下する角度の広がりを定義します。

3. ビニングシステムの説明

生産における一貫した性能を確保するため、LTE-C9501はその放射強度に基づいて異なるビンに仕分けられます。これにより、設計者はアプリケーションの特定の出力要件を満たす部品を選択できます。

3.1 放射強度ビニング

ビンコードリストは、I_F=20mAで測定された最小および最大放射強度に基づいてデバイスを3つのグループに分類します。ビンAは強度1.0から2.0 mW/srのデバイスをカバーします。ビンBは2.0から3.0 mW/srをカバーします。ビンCは3.0から6.0 mW/srをカバーします。各ビン内の強度には+/-15%の許容差が適用されます。このビニングシステムは、データ伝送リンクや近接センサーなど、一貫した信号強度が重要なアプリケーションで役立ちます。

4. 性能曲線分析

グラフデータは、様々な条件下でのデバイスの挙動についてより深い洞察を提供し、堅牢なシステム設計に不可欠です。

4.1 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ます。940 nmでのピークと50 nmのスペクトル半値幅を確認し、発光する赤外線の帯域幅を示しています。この情報は、対応する光検出器のスペクトル感度との整合や、環境光ノイズの除去に重要です。

4.2 順電流対周囲温度

この曲線（図2）は、許容順電流と周囲温度の関係を示しています。温度が上昇すると、半導体接合の熱的制限により、最大許容順電流は減少します。このデレーティング曲線は、あらゆる環境条件下でデバイスが安全動作領域（SOA）内で動作することを保証するために重要です。

4.3 順電流対順電圧

IV特性曲線（図3）は、順電流と順電圧の非線形関係を示します。これはLEDの電流制限回路の設計に役立ちます。曲線の形状はダイオードに典型的で、ターンオン電圧は約1Vです。

4.4 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、光出力が温度および駆動電流とともにどのように変化するかを示しています。出力は一般に温度の上昇とともに減少し（図4）、駆動電流の増加とともに増加します（図5）が、必ずしも線形ではありません。これらの曲線は、温度変化環境での出力補償や、一定輝度回路の設計に不可欠です。

4.5 放射パターン

極座標放射図（図6）は、指向角を視覚的に表しています。強度は中心軸（0度）に沿って最も高く、軸から+/-10度で対称的にその値の半分に減少し、20度の総指向角仕様を確認します。このパターンは、リモコンやデータリンクなどのシステムにおける光学的な位置合わせに重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 外形寸法

データシートには、部品の詳細な機械図面が提供されています。すべての寸法は特に断りのない限りミリメートルで規定され、標準公差は±0.1mmです。パッケージは標準EIAフォームファクタで、上面発光用の透明プラスチックレンズを備えています。

5.2 推奨はんだパッドレイアウト

PCBレイアウト用の推奨ランドパターン（はんだパッド設計）が提供されています。これらの寸法に従うことで、リフロー時の適切なはんだ接合部の形成、良好な機械的強度、および部品の正しい位置合わせが確保されます。

5.3 テープ＆リールパッケージ寸法

詳細な図面には、自動ハンドリングに使用されるキャリアテープと7インチリールの寸法が示されています。テープポケットは部品を確実に保持するように設計され、トップカバーテープで密封されています。各リールには2000個が収容されています。パッケージングはANSI/EIA 481-1-A-1994仕様に準拠しており、標準的なピックアンドプレース装置との互換性を確保しています。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けパラメータ

無鉛（Pbフリー）プロセス用の推奨赤外線リフロープロファイルが含まれています。主なパラメータには、150-200°Cの予熱ゾーン、最大120秒の予熱時間、260°Cを超えないピーク温度、およびこのピークを超える時間は最大10秒が含まれます。このプロファイルはJEDEC標準に基づいており、部品を損傷することなく信頼性の高いはんだ付けを確保します。最適なプロファイルは、特定のPCB設計、はんだペースト、および使用するオーブンによって異なる可能性があることが強調されています。

6.2 保管条件

乾燥剤入りの未開封の防湿包装の場合、部品は30°C以下、相対湿度90%以下で保管し、推奨使用期限は1年です。元の包装を開封した後は、保管環境は30°Cまたは相対湿度60%を超えないようにしてください。元の包装から取り出した部品は、理想的には1週間以内にリフローはんだ付けする必要があります。元の袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターで保管してください。元の包装の外で1週間以上保管された部品は、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ぐために、組立前に約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。

6.3 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などのアルコール系溶剤が推奨されます。

6.4 手はんだ付け

はんだごてによる手はんだ付けが必要な場合は、はんだごて先端温度は300°Cを超えず、接点時間ははんだ接合部ごとに最大3秒に制限する必要があります。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

LTE-C9501は、民生電子機器（テレビ、オーディオシステム）のリモコン装置における赤外線エミッタとして使用するのに適しています。また、一部のレガシーデータリンクや単純なセンサーテレメトリなど、近距離IR無線データ伝送システムにも適用できます。さらに、赤外線ビームブレークセンサーの一部として、または近接センシングアプリケーションでセキュリティ警報システムに使用できます。

7.2 設計上の考慮事項

電流駆動：順電流（I_F）を設定するには、常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。DCまたはパルス電流の絶対最大定格を超えないでください。高温動作についてはデレーティング曲線を参照してください。
光学設計：IRビームを平行光線化または集光するためのレンズや反射鏡を設計する際は、20度の指向角を考慮してください。受信側では、ペアとなる光検出器（フォトダイオードまたはフォトトランジスタ）が940 nm付近で適切なスペクトル感度を持っていることを確認してください。
電気設計：デバイスは5Vの逆電圧に耐えることができますが、逆バイアス動作用に設計されているわけではありません。通常動作または過渡状態中に大きな逆電圧が印加されないように回路設計を確保してください。
熱管理：特に最大電流定格付近で動作する場合、過熱や早期劣化を防ぐために、PCBレイアウトが十分な放熱対策を提供していることを確認してください。

7.3 注意点と信頼性

この部品は標準的な電子機器を対象としています。故障が生命や健康を危険にさらす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（例：航空、医療機器、安全システム）では、特定の相談と認定が必要です。部品の信頼性と性能を維持するために、常に指定された保管、取り扱い、およびはんだ付け条件を遵守してください。

8. 技術比較と差別化

データシートは単一の部品に焦点を当てていますが、LTE-C9501のカテゴリ内での主な差別化要因には、特定の940nm波長（出力電力とシリコンフォトダイオードとの互換性のバランスが良く、850nm光源よりも目立ちにくい）、透明レンズ（着色レンズとは対照的に光出力を最大化）、自動化されたSMTプロセスとの互換性を備えたパッケージング（大量生産に適している）、放射強度ビンの可用性（必要な信号強度に基づく設計の柔軟性とコスト最適化を可能にする）が含まれます。

9. よくある質問 (FAQ)

Q: 940nm波長の目的は何ですか？
A: 940nmの赤外線は人間の目には見えないため、リモコンやセキュリティシステムでの目立たない動作に理想的です。また、一般的なシリコンフォトダイオードやフォトトランジスタによって効率的に検出されます。

Q: このLEDを3.3Vまたは5Vのマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？
A: いいえ。直列に電流制限抵抗を使用する必要があります。オームの法則を使用して抵抗値を計算します：R = (V_電源- V_F) / I_F。例えば、3.3V電源、V_F=1.2V、I_F=20mAの場合：R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 オーム。次の標準値、例えば100オームを使用します。

Q: 放射強度（mW/sr）と光度の違いは何ですか？
A: 放射強度は、すべての波長に関連する単位立体角あたりの光パワー（ワット）を測定します。光度は人間の目の感度で重み付けされ、可視光に使用されます。これはIRデバイスであるため、放射強度が正しい指標です。

Q: 保管時の湿気感受性が重要なのはなぜですか？
A: プラスチック封止されたSMD部品は、空気中の湿気を吸収する可能性があります。リフローはんだ付けの高温中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部の剥離やクラック（ポップコーン現象）を引き起こし、デバイスを破壊する可能性があります。適切な保管とベーキングはこれを防ぎます。

10. 実践的な設計・使用例

例1: リモコン用シンプルIRトランスミッタ：LTE-C9501を38kHz変調IC（または38kHz PWM信号を生成するマイクロコントローラ）およびトランジスタスイッチと組み合わせます。電流制限抵抗は、良好な到達距離のためにI_Fを20-40mAに設定します。20度のビームは、デバイスに向けてリモコンを操作するための合理的なカバレッジエリアを提供します。

例2: IR近接センサー：LTE-C9501エミッタと対応するフォトトランジスタを並べて同じ方向に向けて配置します。前面を通過する物体はIR光を検出器に反射します。エミッタのパルス動作と受信回路での同期検出を使用して環境光を除去します。ビニングシステムにより、必要な検知距離に十分な出力を持つエミッタを選択できます。

例3: データリンク：短距離でのシンプルなシリアルデータ伝送の場合、電流増幅回路を介してデータ信号でLEDを駆動します。基礎となる半導体材料の高速能力（製品ラインの説明から示唆される）は、データ変調をサポートします。受信側では、トランスインピーダンスアンプを備えた対応するフォトダイオードが使用されます。

11. 動作原理の紹介

LTE-C9501は、赤外線エミッタとして、発光ダイオード（LED）です。その中核は半導体チップで、通常940nm発光用に砒化ガリウム（GaAs）で作られています。P-N接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体の特定の材料組成（バンドギャップ）が発光波長を決定し、この場合は赤外領域の940nmです。透明エポキシパッケージはチップを封止し、機械的保護を提供し、発光を指定された20度の指向角パターンに形成するレンズを組み込んでいます。

12. 技術トレンドと背景

LTE-C9501のようなディスクリート赤外線部品は、依然としてエレクトロニクスの基本的な構成要素です。この分野に影響を与える主なトレンドには、小型化と高集積化への継続的な需要（エミッタとディテクタの両方を単一ハウジングに含むコンボパッケージにつながる）、高速データ伝送のための高効率（電気入力あたりの光出力の向上）と高速化への推進、この部品に見られる無鉛（Pbフリー）およびRoHS準拠の製造プロセスの採用（現在は普遍的な標準）、コスト効率の高い大量生産のための自動ピックアンドプレースおよびリフローはんだ付けとの互換性の重要性が含まれます。アプリケーション固有集積回路（ASIC）やモジュールがより一般的になっていますが、ディスクリート部品は設計の柔軟性、規模に応じたコスト優位性を提供し、カスタムまたは最適化された光学設計のための好ましいソリューションとなることが多いです。