赤外線エミッタ・ディテクタ LTE-C9511-E データシート - 940nm波長 - 20mA順電流 - 1.5V順電圧 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、信頼性の高い赤外線発光および検出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仕様を詳細に説明します。本デバイスは940nmのピーク波長を特徴とする表面実装部品であり、様々な光電子システムに適しています。

1.1 特長

• RoHSおよびグリーン製品規格に準拠。
• 自動実装のため、7インチ径リールに8mmテープで包装。
• 自動実装装置および赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応。
• 標準EIAパッケージフットプリント。
• ピーク発光波長 (λp) 940nm。
• トップビューレンズ付きウォータークリアプラスチック封止。
• 湿気感受性レベル (MSL) 3。

1.2 用途

• リモコン用赤外線エミッタ。
• 近接検知、データ伝送、またはセキュリティアラーム用のPCB実装赤外線センサ。

2. 外形寸法

本コンポーネントは標準的な表面実装デバイス (SMD) パッケージ外形に準拠しています。主要な寸法は全てデータシートの図面に記載されており、特に指定がない限り標準公差は±0.15mmです。本パッケージは、プリント基板への信頼性の高い実装とはんだ付けのために設計されています。

3. 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。全ての値は周囲温度 (TA) 25°Cで規定されています。

• 電力損失 (Pd):100 mW
• ピーク順電流 (IFP):1 A (パルス条件時: 300 pps, 10μsパルス幅)
• 直流順電流 (IF):50 mA
• 逆電圧 (VR):5 V
• 動作温度範囲 (Topr):-40°C ～ +85°C
• 保存温度範囲 (Tstg):-55°C ～ +100°C
• 赤外線リフローはんだ付け条件:最大ピーク温度260°C、10秒間。

4. 電気的・光学的特性

代表的な性能パラメータは、指定された試験条件下でTA=25°Cにおいて測定され、期待される動作特性を示します。

• 放射強度 (I_E):4.0 (最小), 6.0 (代表) mW/sr (I_F= 20mA時)。
• ピーク発光波長 (λ_ピーク):940 nm (代表) (I_F= 20mA時)。
• スペクトル半値幅 (Δλ):50 nm (代表) (I_F= 20mA時)。
• 順電圧 (V_F):1.2 (代表), 1.5 (最大) V (I_F= 20mA時)。
• 逆電流 (I_R):10 μA (最大) (V_R= 5V時)。
• 指向角 (2θ_1/2):20 (最小), 25 (代表) 度。θ_1/2は、放射強度が軸上値の半分となるオフ軸角度です。

4.1 ビンコードリスト

本デバイスは、20mA時の測定放射強度に基づいてビンにグループ分けされており、アプリケーション設計における一貫性を確保します。

• ビンコード K:4 ～ 6 mW/sr
• ビンコード L:5 ～ 7.5 mW/sr
• 6 ～ 9 mW/sr to 9 mW/sr
• ビンコード N:7 ～ 10.5 mW/sr

5. 代表性能曲線

以下の曲線は、様々な条件下におけるデバイスの動作を示し、回路設計に対するより深い洞察を提供します。

5.1 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、波長全体にわたる相対放射強度を示し、代表的な50nmの半値幅を持つ940nmピークを中心としており、赤外線のスペクトル純度を定義します。

5.2 順電流 vs. 順電圧

このIV曲線は、印加される順電流とデバイス両端に生じる電圧降下との関係を示し、必要な駆動電圧と電力損失を決定する上で重要です。

5.3 順電流 vs. 周囲温度

このグラフは、周囲温度の上昇に伴う最大許容連続順電流のデレーティングを示し、熱管理と信頼性にとって不可欠です。

5.4 相対放射強度 vs. 順電流

駆動電流の増加に伴う光出力パワーのスケーリングを示し、所望の輝度/強度を得るための電流設定の最適化に役立ちます。

5.5 相対放射強度 vs. 周囲温度

接合温度の上昇に伴う光出力の典型的な低下を示し、様々な熱環境で動作するアプリケーションにおける重要な考慮事項です。

5.6 放射パターン図

発光される赤外線放射の角度分布を表す極座標プロットで、25度の代表指向角が特徴です。これは発光コーンを定義し、エミッタとディテクタの位置合わせに不可欠です。

6. 機械的・包装情報

6.1 推奨はんだパッドレイアウト

適切なはんだ接合部の形成、機械的安定性、およびリフロー工程中の熱緩和を確保するために、推奨されるPCBランドパターン寸法が提供されています。

6.2 テープ・リール包装寸法

詳細な図面は、標準SMD実装装置に対応したキャリアテープ寸法、ポケット間隔、およびリール仕様を規定しています。

• リール直径: 7インチ。
• 1リールあたりの数量: 1500個。
• 包装はANSI/EIA 481-1-A-1994規格に準拠。

7. 実装・取り扱いガイドライン

7.1 保存条件

湿気感受性レベル3の定格のため、特定の保存プロトコルに従う必要があります。未開封の工場密封パッケージ（乾燥剤入り）は、30°C以下、相対湿度90%以下で保存し、1年以内に使用してください。開封後は、部品を30°C以下、相対湿度60%以下で保存し、理想的には1週間以内にリフローしてください。元の袋の外での長期保存には、乾燥キャビネットまたは乾燥剤入りの密閉容器が必要です。1週間以上保存された部品は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間ベーキングし、\"ポップコーン\"損傷を防止してください。

7.2 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。強力または侵襲性のある化学洗浄剤は避ける必要があります。

7.3 はんだ付け推奨事項

本デバイスは赤外線リフローはんだ付けに対応しています。JEDEC準拠の温度プロファイルが推奨されます。

• リフローはんだ付け:最大ピーク温度260°C、最大10秒間（最大2リフローサイクル）。
• 手はんだ付け（はんだごて）:最大先端温度300°C、パッドあたり最大3秒間。

正確なプロファイルは、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合わせて特性評価する必要があります。

7.4 駆動回路設計

赤外線発光ダイオード (IRED) は電流駆動デバイスであるため、安定動作のためには直列の電流制限抵抗が必須です。推奨回路構成（回路A）では、複数のデバイスが電圧源に並列接続される場合でも、各IREDに個別の抵抗を直列に配置します。これにより、均一な電流分配と全てのデバイス間での一貫した放射強度が確保され、個別の抵抗がない単純な並列接続（回路B）で発生する可能性のある輝度のばらつきを防止します。

8. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

本コンポーネントは、汎用赤外線アプリケーション向けに設計されています。その940nm波長は、多くのプラスチックに対する高い透過率と低い可視性のため、リモコンシステムに理想的です。また、民生電子機器、オフィス機器、および基本的な産業制御における短距離データリンク、物体検知、近接センシングにも適しています。

8.2 設計上の考慮事項

• 光学的位置合わせ:25度の指向角のため、最適な信号強度を得るには、エミッタと対応する光検出器（例：フォトトランジスタまたはフォトダイオード）との間の注意深い機械的位置合わせが必要です。
• 電流設定:主要パラメータのテストには、推奨される20mA直流順電流以下で動作させてください。必要な放射強度に適した電流を選択する際は、性能曲線を使用し、電力損失と熱的影響を考慮してください。
• 環境光耐性:
• センシングシステムの一部として使用する場合、変調されたIR信号と対応するフィルタ付きディテクタの使用を検討し、太陽光や白熱電球などの環境光源からの干渉を除去してください。
• 熱管理:特に最大定格付近または高い周囲温度で動作する場合、長期信頼性を維持するために、PCBレイアウトが十分な熱緩和を提供することを確認してください。

8.3 動作原理

本デバイスは赤外線発光ダイオード (LED) として機能します。順方向バイアス電圧が順電圧 (V_F) を超えて印加されると、半導体接合部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。特定の半導体材料（例：GaAs）は、赤外線スペクトル（940nm）で光子を生成するように選択されており、これは人間の目には見えませんが、シリコンベースの光検出器で検出可能です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 放射強度と光度の違いは何ですか？

放射強度（単位: mW/sr）は、赤外線スペクトルにおける単位立体角あたりの発光パワーです。光度（単位: カンデラ）は人間の目の感度で重み付けされており、この非可視赤外線光源には適用されません。

9.2 マイクロコントローラのGPIOピンから直接このIREDを駆動できますか？

できません。マイクロコントローラのピンは通常20mAを確実に供給できず、電流制御機能もありません。データシートに示すように、IREDに安定した制御された電流を供給するために、直列電流制限抵抗を備えた駆動回路（トランジスタなど）を常に使用してください。

9.3 なぜ保存条件がこれほど具体的なのですか（MSL 3）？

プラスチック包装は空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付け工程中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力を生み出し、層間剥離やクラック（\"ポップコーン\"現象）を引き起こす可能性があります。MSL定格とベーキング指示は、この故障モードを防止します。

9.4 適切な直列抵抗値をどのように選択しますか？

オームの法則を使用します: R = (V_電源- V_F) / I_F。例えば、5V電源、代表的なV_F1.2V、所望のI_F20mAの場合: R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 オーム。定格電力 (P = I²R) を考慮して、最も近い標準抵抗値を選択してください。