LTE-1252 赤外線エミッタ・検出器 データシート - 940nm波長 - 100mA順電流 - 1.53V代表順電圧 - 5.0x3.8x3.5mmパッケージ - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTE-1252は、幅広い光電子応用向けに設計されたディスクリート赤外線（IR）エミッタ部品です。ピーク発光波長940nmで動作し、可視光が望ましくない環境での使用に適しています。クリアな透明プラスチックパッケージで構成され、広い視野角を提供し、高い放射強度と、高電流・低順電圧動作への適合性が特徴です。

1.1 主な特長

• 鉛（Pb）フリーかつRoHS準拠の構造。
• 高電流・低順電圧動作に最適化。
• 低コストの小型プラスチック・エンドルッキングパッケージ。
• 広範囲をカバーする広い視野角。
• 高い放射強度出力。
• クリアな透明パッケージ。

1.2 主な用途

• リモコン装置用の赤外線エミッタ。
• 近接または物体検出用のセンサーシステム。
• セキュリティシステムにおける暗視照明。
• 赤外線無線データ伝送リンク。
• セキュリティ警報システム。

2. 技術パラメータ詳細解説

本セクションでは、LTE-1252赤外線エミッタに規定された主要な電気的・光学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

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限界値を定義します。これらの限界値以下またはでの動作は保証されません。

• 電力損失（Pd）：150 mW。これは周囲温度（TA）25°Cにおいてデバイスが熱として放散できる最大電力です。この限界を超えると熱損傷のリスクがあります。
• ピーク順電流（IFP）：1 A。これは特定の条件下（毎秒300パルス、10μsパルス幅）での最大許容パルス電流です。連続定格電流よりも大幅に高く、短時間の高強度バーストを可能にします。
• 連続順電流（IF）：100 mA。デバイスを損傷することなく連続的に印加できる最大DC電流です。
• 逆電圧（VR）：5 V。逆方向に印加できる最大電圧です。データシートではこの条件はテスト専用であり、デバイスは逆方向動作用に設計されていないことを明示しています。
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C ～ +85°C。デバイスの動作が規定されている周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲（Tstg）：-55°C ～ +100°C。非動作時の保存温度範囲です。
• リードはんだ付け温度：260°C、5秒間（ボディから2.0mmの位置で測定）。これは手はんだ付けの熱プロファイル限界を定義します。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、TA=25°Cおよび指定されたテスト条件下で測定された、代表的なおよび保証された性能パラメータです。

• 放射強度（Ie）：40 mW/sr（最小）、70 mW/sr（代表） @ IF=100mA, θ=0°。中心軸に沿った単位立体角あたりの放射光パワーを測定し、明るさを示します。
• ピーク発光波長（λPeak）：940 nm（代表） @ IF=100mA。放射光パワーが最大となる波長です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：54 nm（代表） @ IF=100mA。このパラメータはスペクトル帯域幅を定義します。54nmの値は、発光が単色ではなく、ピーク周辺の波長範囲に広がっていることを示します。
• 順電圧（VF）：1.30V（最小）、1.53V（代表）、1.83V（最大） @ IF=100mA。指定された順電流が流れるときのデバイス両端の電圧降下です。一般的に、低いVFは高い効率につながります。
• 逆電流（IR）：100 μA（最大） @ VR=5V。指定された逆電圧が印加されたときに流れるわずかなリーク電流です。
• 半値角（θ0.5）：40°（代表）。放射強度が0°での値の半分に低下する視野角です。40°の角度は、比較的広い放射パターンを提供します。

3. 性能曲線分析

代表的な特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの動作を視覚的に理解するための洞察を提供します。

3.1 スペクトル分布（図1）

この曲線は、波長の関数としての相対放射強度を示しています。940nmでのピークとスペクトル半値幅を確認し、エミッタが主に880nmから1000nmの範囲で赤外線を出力していることを示しています。

3.2 順電流 vs. 周囲温度（図2）

このグラフは、周囲温度の上昇に伴う最大許容順電流のデレーティングを示しています。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の熱設計において極めて重要です。

3.3 順電流 vs. 順電圧（図3）

このIV曲線は、ダイオードに典型的な電流と電圧の指数関数的関係を示しています。この曲線により、設計者は所望の動作電流に必要な駆動電圧を決定できます。

3.4 相対放射強度 vs. 周囲温度（図4）および vs. 順電流（図5）

図4は、固定電流において光出力が温度上昇とともにどのように減少するかを示しています。図5は、順電流の増加に伴う出力のほぼ線形の増加を示し、LEDの電流制御特性を強調しています。

3.5 放射指向特性図（図6）

この極座標プロットは、放射光の空間分布を視覚的に表し、40°の半値角を確認するとともに、エミッタと検出器を位置合わせする際に重要な強度パターンを示しています。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 外形寸法

本デバイスは、以下の主要寸法（mm、公称値）のスルーホールパッケージを使用しています：

• 全長：24.0 最小
• ボディ幅：5.0 ±0.3
• ボディ高さ：3.8 ±0.3
• レンズ直径/高さ：3.5 ±0.3
• リード間隔：2.54 公称（標準0.1インチピッチ）
• リード直径：0.5（フランジ下の樹脂突出最大）

極性識別：長いリードがアノード（+）、短いリードがカソード（-）です。図にはレンズ側面のフラット面も示されており、追加の視覚的マーカーとして機能する場合があります。

4.2 重要な注意事項

• 特に指定がない限り、公差は±0.25mmです。
• リード間隔は、リードがパッケージボディから出る位置で測定されます。
• 製造拠点が示されています。

5. 組立、はんだ付け、取り扱いガイドライン

5.1 リード成形とPCB組立

• LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。
• 曲げる際にパッケージ基部を支点として使用しないでください。
• はんだ付け前に、常温でリード成形を行ってください。
• PCB組立時には、機械的ストレスを避けるため最小限のクリンチ力を使用してください。

5.2 はんだ付けプロセス

手はんだ付け（はんだごて）：

• 温度：最大350°C。
• 時間：最大3秒（1回のみ）。
• 位置：エポキシレンズ基部から2mm以内に近づけないでください。

フローはんだ付け：

• 予熱：最大100°C、最大60秒。
• はんだ波：最大260°C。
• はんだ付け時間：最大5秒。
• 浸漬位置：エポキシレンズ基部から2mm以下に下げないでください。

重要な警告：過度の温度や時間は、レンズの変形や致命的な故障を引き起こす可能性があります。IRリフローは、このスルーホールパッケージタイプには適していません。

5.3 保管と洗浄

• 保管：30°Cまたは相対湿度70%を超えないでください。元の包装から取り出した場合は3ヶ月以内に使用してください。長期保管の場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素雰囲気を使用してください。
• 洗浄：必要に応じて、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤を使用してください。

6. アプリケーション設計上の考慮事項

6.1 駆動回路設計

LED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均一な輝度を確保するためには、強く推奨します各LEDに直列に個別の電流制限抵抗を使用することです（回路モデルA）。複数の並列LEDに単一の抵抗を使用すること（回路モデルB）は、個々のデバイスの順電圧（I-V特性）のばらつきにより、電流分布が不均一になり、結果として輝度が不均一になるため、推奨されません。

6.2 静電気放電（ESD）保護

本デバイスは静電気による損傷を受けやすいです。予防措置には以下が含まれます：

• 導電性リストストラップまたは帯電防止手袋の使用。
• すべての機器、作業台、保管ラックが適切に接地されていることを確認。
• プラスチックレンズ上の静電気を中和するためのイオンブロワーの使用。
• ESD認定を受けた要員と静電気安全作業エリア（表面電位<100V）の維持。

6.3 適用範囲と信頼性

本デバイスは、一般的な電子機器（オフィス、通信、家庭用）を対象としています。故障が生命や健康を脅かす可能性のある、例外的な信頼性が要求される用途（航空、医療、安全システム）では、使用前に特定の協議と認定が必要です。

7. 技術原理とトレンド

7.1 動作原理

LTE-1252は赤外線発光ダイオード（IRED）です。しきい値を超える順電圧が印加されると、半導体の活性領域（GaAsまたはAlGaAs材料に基づく可能性が高い）で電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。特定の材料組成とデバイス構造は、主に940nmの赤外線範囲で光子を生成するように設計されており、これは人間の目には見えませんが、シリコンフォトダイオードや多くのカメラセンサーで容易に検出できます。

7.2 業界の状況とトレンド

LTE-1252のようなディスクリートIR部品は、光電子工学における基本的な構成要素であり続けています。この分野に影響を与える主なトレンドには、小型化、高効率化（mAあたりのより高い放射強度）、センシングICとの緊密な統合に対する継続的な需要が含まれます。また、環境規制（RoHS、鉛フリー）に準拠したデバイスへの重視も高まっています。940nm波長は、シリコン検出器の感度と850nm光源と比較した低い可視性の間で良好なバランスを提供するため、特に人気があり、セキュリティやリモコンなどの民生用途における隠密照明に理想的です。

8. よくある質問（FAQ）

8.1 このIR 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？

いいえ。マイクロコントローラのGPIOピンは通常、100mAを連続的に供給できません。GPIOで制御されるスイッチとしてトランジスタ（例：NPN BJTまたはNチャネルMOSFET）を使用し、電源から必要な電流を供給する必要があります。LED経路には直列の電流制限抵抗が依然として必要です。

8.2 直列抵抗値をどのように計算しますか？

オームの法則を使用します：R = (Vcc - VF) / IF。例えば、Vcc=5V電源、100mA時の代表VF=1.53Vの場合、抵抗は R = (5 - 1.53) / 0.1 = 34.7 オームとなります。最も近い標準値（例：33または39オーム）を使用し、電力定格を確認してください：P = (IF)^2 * R = (0.1)^2 * 34.7 ≈ 0.347W なので、0.5W以上の抵抗が推奨されます。

8.3 なぜ逆電圧定格は5Vしかなく、それを超えるとどうなりますか？

IR LEDは大きな逆電圧を遮断するように設計されていません。5V定格を超えると、逆電流が急増し、アバランシェ降伏を引き起こし、半導体接合に永久的な損傷を与える可能性があります。回路内で常に正しい極性を確保してください。ACや極性が不確実な状況での双方向保護には、外部保護ダイオードを使用する必要があります。

8.4 データシートには半値角40°とあります。これは設計にどのように影響しますか？

40°の半値角は、放射光強度が中心で最も強く、中心軸から±20°でその値の50%に低下することを意味します。エミッタを検出器（フォトトランジスタなど）と位置合わせする際には、検出器がこの有効な放射円錐内にあることを確認する必要があります。より広いカバレッジが必要な場合は、複数のエミッタまたは拡散板が必要になる場合があります。逆に、長距離の指向性ビームの場合は、光を平行にするためにレンズを追加する場合があります。

9. 実践的な設計ケーススタディ

9.1 シンプルな物体検出 / ビーム遮断センサー

シナリオ：物体がIRエミッタと検出器の間を通過したことを検出します。

実装：

1. エミッタ側：セクション6.1で説明した回路を使用して、LTE-1252を50-100mAの定電流で駆動します。バッテリー駆動の場合は、特定の周波数（例：1kHz、50%デューティサイクル）でLEDをパルス駆動し、電力を節約することを検討してください。
2. 検出器側：エミッタと位置合わせされた対応するフォトトランジスタまたはフォトダイオードを使用します。エミッタの40°放射円錐内に配置してください。
3. 信号処理：検出器の出力は、IR光を受信しているときは高く、ビームが遮断されると低下します。コンパレータまたはマイクロコントローラのADC入力を使用してこの信号をデジタル化します。エミッタがパルス駆動されている場合は、ソフトウェアにフィルタまたは同期検波を追加して、環境光ノイズを除去してください。

主な考慮事項：ビームの指向性のため、位置合わせが重要です。太陽光や他のIR光源による干渉が発生する可能性があるため、信頼性の高い動作には変調/復調技術の使用を強く推奨します。検出ゾーンを通過せずに検出器に直接当たる迷光を遮断するハウジングを確保してください。