赤外線エミッタ・ディテクタ LTLE-32F0L-032A データシート - T-1 3/4 パッケージ - 850nm波長 - 1.95V順電圧 - 180mW電力損失 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、個別型赤外線（IR）エミッタおよびディテクタ部品の仕様を詳細に説明します。このデバイスは、ピーク波長850ナノメートル（nm）で動作する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ています。透明な樹脂封止が施された一般的なT-1 3/4径パッケージに収められており、様々な光電子システムに適しています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本コンポーネントは、高速動作、低消費電力、高効率など、いくつかの主要な利点を提供します。鉛フリー（Pbフリー）およびRoHS環境規格に準拠しています。主な用途としては、850nm IRエミッタとしての使用、カメラ用ナイトビジョンシステムへの統合、近接センシング、データ伝送、物体検出に赤外線を使用する各種センサーアプリケーションが含まれます。

2. 技術パラメータ詳細解説

以下のセクションでは、デバイスの主要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がある限界を定義します。周囲温度（TA）25°Cで規定されています。

• 電力損失（Pd）：180 mW。これは、熱的限界を超えることなくデバイスが熱として放散できる最大電力です。
• ピーク順電流（IFP）：1 A。これは、パルス条件下（毎秒300パルス、10μsパルス幅）で許容される最大電流です。これを超えると致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 連続順電流（IF）：100 mA。連続的に印加できる最大DC電流です。
• 逆電圧（VR）：5 V。これより高い逆電圧を印加すると、半導体接合が破壊される可能性があります。
• 動作温度範囲：-40°C から +85°C。デバイスが仕様通りに動作することが保証される周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲：-55°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度：320°C、3秒間（本体から4.0mmの位置で測定）。

2.2 電気的・光学的特性

これらは、TA=25°Cの特定の試験条件下で測定された代表的な性能パラメータです。

• 放射強度（I_E）：28 mW/sr（代表値）。これは、順電流（I_F）50mAで駆動した際の単位立体角（ステラジアン）あたりの放射光パワーを測定します。エミッタの明るさを示す重要な指標です。
• ピーク発光波長（λ_ピーク）：850 nm。エミッタが最大の光パワーを出力する波長です。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検出可能です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：50 nm。これはスペクトル帯域幅を示します。つまり、有意な光パワーが放射される波長の範囲です。50nmという値は、標準的なGaAs/AlGaAs IRエミッタでは典型的です。
• 順電圧（V_F）：1.6V（最小）、1.95V（代表）、最大値は規定なし（I_F=50mA時）。これは、電流が流れているときのデバイス両端の電圧降下です。定電流駆動回路を設計する上で極めて重要です。
• 逆電流（I_R）：100 μA（最大）（V_R=5V時）。デバイスが逆バイアスされたときに流れるわずかなリーク電流です。
• 指向角（2θ_1/2）：60度。これは、放射強度が最大値（軸上）の半分に低下する全角です。発光ビームの広がりを定義します。

3. 特性曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの挙動を示すいくつかの特性曲線が提供されています。

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850nmを中心とし、規定の50nm半値幅を持ち、スペクトル特性を確認できます。この情報は、意図したディテクタ（例：シリコンフォトダイオードやカメラのIRフィルター）の分光感度との互換性を確保するために不可欠です。

3.2 順電流対順電圧（I-V曲線）

図3は、順電流と順電圧の関係を示しています。この曲線は本質的に指数関数的であり、ダイオードに典型的です。順電圧は電流とともに増加することが示されています。設計者はこの曲線を使用して、最大定格を超えずに所望の動作点（例：規定の放射強度を得るための50mA）を達成する適切な電流制限抵抗を選択します。

3.3 温度依存性

図2および図4は、周囲温度がデバイス性能に及ぼす影響を示しています。

• 順電流対周囲温度（図2）：おそらく、固定電流における順電圧が温度上昇とともに低下する様子（負の温度係数）を示しています。これはLEDに共通の特性です。
• 相対放射強度対周囲温度（図4）：エミッタの光出力パワーが周囲温度の上昇とともに低下することを示しています。この減衰率は、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。一定の光出力を維持するためには、駆動電流を（限界内で）増加させる必要があるか、熱管理が必要になる可能性があります。

3.4 相対放射強度対順電流

図5は、光出力パワーが駆動電流とともにどのように増加するかを示しています。この関係は一定の範囲で一般的に線形ですが、熱的および効率的な限界により、非常に高い電流では最終的に飽和します。代表的な50mA付近で動作させることで、良好な効率と長寿命が確保されます。

3.5 放射パターン図

図6は、発光強度の角度分布を示す極座標プロットで、60度の指向角を視覚的に表しています。強度は中心軸（0°）に沿って最も高く、端に向かって減少します。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 外形寸法

デバイスは標準的なT-1 3/4（5mm）丸型パッケージを使用しています。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：すべての寸法はmm（インチ）単位、特に記載のない限り公差は±0.25mm、フランジ下の樹脂突出は最大0.5mm、リード間隔はパッケージ出口点で測定。正確な機械図面は、PCBフットプリント設計に不可欠な情報を提供し、適切な取り付けと位置合わせを保証します。

4.2 テープ・リール包装寸法

自動実装用に、部品はエンボス加工されたキャリアテープに供給されます。セクション6では、送り穴径（D: 3.8-4.2mm）、部品ピッチ（P: 12.5-12.9mm）、ポケット寸法（P1, P2, H）、テープ幅（W3: 17.5-19.0mm）を含むテープ寸法の詳細な表を提供しています。粘着テープ（幅W1: 12.5-13.5mm）がポケット内の部品を密封します。これらの仕様は、ピックアンドプレースマシンのプログラミングやフィーダーシステムの設計に不可欠です。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

信頼性のためには適切な取り扱いが重要です。

5.1 保管

部品は、温度30°C以下、相対湿度70%以下で保管してください。元の防湿バッグから取り出した場合は、3ヶ月以内に使用してください。バッグ外での長期保管の場合は、湿気の吸収を防ぐため、乾燥剤入りの密閉容器または窒素デシケーターを使用してください。湿気の吸収は、はんだ付け時にポップコーン現象を引き起こす可能性があります。

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を使用してください。強力な化学薬品はエポキシレンズを損傷する可能性があります。

5.3 リード成形

リードは、レンズ基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。パッケージ本体を支点として使用しないでください。成形は室温ではんだ付け前に行う必要があります。PCBへの挿入時は、応力を避けるため最小限の力で行ってください。

5.4 はんだ付けパラメータ

レンズ基部からはんだ付け点まで最低3mmのクリアランスを確保してください。レンズをはんだに浸漬しないでください。

• はんだごて：最大350°C、最大3秒間（1回のみ）。
• フローはんだ付け：予熱100°C以下、60秒以下。はんだウェーブ320°C以下、3秒以下。浸漬位置はレンズ基部から2mm以上離すこと。
• 重要注意：過度の温度や時間は、レンズの変形やデバイスの破壊を引き起こす可能性があります。赤外線（IR）リフローは、このスルーホール部品には適していません。

6. アプリケーションおよび設計上の考慮事項

6.1 駆動回路設計

これは電流駆動デバイスです。複数のエミッタを並列に駆動する際に均一な輝度を確保するためには、個々のLEDそれぞれと直列に電流制限抵抗を配置する必要があります（回路A）。単一の共有抵抗でLEDを並列に接続するだけ（回路B）では、各デバイスの順電圧（V_F）のばらつきにより、電流分布が不均一になり、結果として輝度も不均一になるため、推奨されません。

6.2 静電気放電（ESD）保護

本コンポーネントはESDおよび電源サージに敏感です。以下の予防措置が必須です：

• 接地されたリストストラップおよび静電気防止手袋を使用してください。
• すべての装置、作業台、保管ラックが適切に接地されていることを確認してください。
• プラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するためにイオナイザーを使用してください。

6.3 適用範囲と信頼性

本デバイスは、通常の電子機器（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アプリケーション（航空、医療、安全システム）での使用については、標準的な信頼性データではそのような重要な用途に十分でない可能性があるため、使用前に特別な協議および認定が必要です。

7. 技術比較とトレンド

7.1 差別化

850nm波長は、シリコン検出器の良好な感度と、より長いIR波長と比較した場合の多くの材料における低い吸収とのバランスを提供します。T-1 3/4パッケージは業界標準であり、ソケットやPCBレイアウトとの幅広い互換性を保証します。透明レンズ（着色レンズとは対照的に）は、エミッタ機能の光出力を最大化します。

7.2 動作原理

IRエミッタ（IRED）として：順方向バイアスがしきい値電圧を超えると、半導体活性領域（おそらくGaAs/AlGaAs）で電子と正孔が再結合し、特徴的な850nm波長の光子としてエネルギーを放出します。透明なエポキシレンズはこの光出力を整形し、指向させます。

ディテクタ（フォトダイオード）として：十分なエネルギーの光子が半導体接合に衝突すると、電子-正孔対が生成され、デバイスが逆バイアスされているときに光電流が発生します。この電流は入射光強度に比例します。

7.3 設計トレンド

業界では、より高い効率（電気ワットあたりのより多くの光出力）、データ伝送のための改善された速度、および強化された信頼性を追求し続けています。表面実装デバイス（SMD）パッケージは自動実装でますます一般的になっていますが、このようなスルーホールパッケージは、試作、高出力アプリケーション、または堅牢な機械的取り付けを必要とするシナリオにおいて依然として重要です。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5Vまたは3.3Vのマイクロコントローラーピンから直接駆動できますか？

A: いいえ。直列の電流制限抵抗を使用する必要があります。例えば、代表的なV_Fが1.95Vの場合、5V電源から50mAを得るためには：R = (5V - 1.95V) / 0.05A = 61オーム。62オームの抵抗が適しています。常に実際のV_Fと抵抗の定格電力を確認してください。

Q: 放射強度（mW/sr）と指向角の違いは何ですか？

A: 放射強度は、特定の方向（ステラジアンあたり）への光パワーの集中度を測定します。指向角は、そのビームの角度方向の広がりを記述します。放射強度が高く指向角が狭いデバイスは、非常に焦点の合った強力なスポットを生成します。このデバイスは中程度の60°の指向角を持ち、ビームの集中とカバレッジの間の良好なバランスを提供します。

Q: 保管湿度が重要なのはなぜですか？

A: エポキシ包装は湿気を吸収する可能性があります。高温のはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部圧力を発生させ、パッケージのクラックや内部接合の剥離を引き起こす可能性があります。これはポップコーン現象として知られる故障です。

Q: IRリモコンのような高速データ伝送に使用できますか？

A: 高速と記載されていますが、その適合性は必要なデータレートに依存します。ピーク電流の10μsパルス定格は、中程度に高速なパルスを扱えることを示唆しています。非常に高速な通信（例：IrDA）の場合は、より高速な立ち上がり/立ち下がり時間のために特別に特性評価されたコンポーネントの方が適切です。