赤外線エミッタ LTE-3220L-032A データシート - 850nm波長 - 30度指向角 - 150mW出力 - 技術文書

1. 製品概要

LTE-3220L-032Aは、多様な光電子応用向けに設計されたディスクリート赤外線エミッタ部品です。リモコンシステム、赤外線無線データ伝送、セキュリティアラームなどに使用される部品群の一部です。本デバイスは半導体技術を用いて構築され、赤外線スペクトルで光を放射します。

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、環境規制への適合性、高い動作速度、指向性のある赤外線信号伝送を可能にする狭い放射角です。パルス動作に適しており、デジタル通信プロトコルに最適です。ターゲット市場は、信頼性の高い不可視光伝送を必要とする、民生電子機器メーカー、産業オートメーション、セキュリティシステムインテグレーター、無線データリンクの開発者などを含みます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

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発生する可能性がある限界を定義します。最大許容損失は150 mWです。パルス条件下（毎秒300パルス、パルス幅10μs）で1 Aのピーク順電流を扱え、最大連続順電流は100 mAです。最大5 Vまでの逆電圧に耐えられます。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。リードは、はんだ付けポイントが部品本体から少なくとも4.0mm離れていることを条件に、260°Cで5秒間はんだ付け可能です。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、周囲温度（TA）25°Cで規定されています。主要な性能指標は以下の通りです：

• 放射強度（Ie）：単位立体角あたりに放射される光パワーを測定します。順電流（IF）20mAで典型的に24 mW/sr、IF=50mAで60 mW/srです。
• ピーク発光波長（λPeak）：デバイスが最大の光パワーを放射する波長で、典型的に850ナノメートル（nm）です。
• スペクトル半値幅（Δλ）：放射光の帯域幅で、典型的に50 nmであり、ピーク周辺の波長の広がりを示します。
• 順方向電圧（Vf）：導通時のデバイス両端の電圧降下で、IF=50mAで典型的に2.0ボルトです。
• 逆方向電流（IR）：逆電圧印加時のわずかなリーク電流で、VR=5Vで最大100 μAです。
• 指向角（2θ1/2）：放射強度が最大値の少なくとも半分である角度の広がりです。本デバイスは比較的狭い30度の指向角を持ちます。

3. 性能曲線分析

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グラフ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850 nmを中心としており、半導体材料のバンドギャップやその他の物理的特性によって定義される特徴的な形状をしています。半値幅は、曲線の最大高さの半分における幅として見ることができます。

3.2 順電流対周囲温度

図2は、周囲温度が上昇するにつれて最大許容順電流がどのように減少するかを示しています。このデレーティング曲線は、最大接合温度を超えないようにするためのアプリケーション設計における熱管理において極めて重要です。

3.3 順電流対順方向電圧

図3は、電流-電圧（I-V）特性曲線です。半導体ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。この曲線は、特に所望の動作電流に必要な電圧を決定する際の駆動回路設計に役立ちます。

3.4 相対放射強度対周囲温度および順電流

図4と図5は、光出力パワーが温度と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。図4は、出力パワーが一般的に温度上昇とともに減少することを示しています。図5は、出力パワーが駆動電流とともに増加するが、特に効率が低下する可能性のある高電流域では、完全に線形ではないことを示しています。

3.5 放射パターン

図6は、放射される赤外線の空間分布を示す極座標図です。狭い30度の指向角が明確に示されており、このコーン外では強度が急激に低下します。このパターンは、システム内でエミッタと検出器を位置合わせする際に重要です。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 外形寸法

本コンポーネントは標準的なパッケージ形状を持ちます。主要な寸法上の注意点は以下の通りです：全ての寸法はミリメートル単位で、特に指定がない限り一般的な公差は±0.25mmです。フランジ下の樹脂は最大1.5mmまで突出する可能性があります。リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る点で測定されます。

4.2 極性識別

提供された本文では明示的に詳細は記載されていませんが、赤外線エミッタはダイオードであるため極性（アノードとカソード）があります。通常、長いリードがアノードです。データシートの寸法図には通常これが示されており、回路組み立て時には正しい極性を守る必要があります。

5. 自動実装向けパッケージング

本デバイスは、自動ピックアンドプレースマシンで使用するためのエンボスキャリアテープに供給されます。セクション6では、以下の詳細なテープおよびリール仕様を提供しています：

• テープ幅（W3）：17.5 から 19.0 mm
• 部品ポケットピッチ（P）：12.5 から 12.9 mm
• 部品キャビティ深さ/高さ（H）：テープのベースペーパーから 10.5 から 11.5 mm
• ポケット内リードピッチ（F）：2.3 から 3.0 mm

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

提供されている主要なガイドラインは、リードはんだ付け温度です：最大5秒間260°Cで、はんだ付けポイントは部品のプラスチック本体から少なくとも4.0mm離れていることが条件です。これは、エポキシパッケージへの熱損傷を防ぐためです。リフローはんだ付けには、ピーク温度が260°Cを超えない標準的な赤外線または対流リフロープロファイルが適用可能です。部品は、保管温度範囲に従い、乾燥した常温環境で保管する必要があります。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

LTE-3220L-032Aは、以下の用途に適しています：

• 赤外線リモコン：テレビ、オーディオシステム、その他の民生家電向け。
• 近距離データリンク：スマートフォン、コンピュータ、産業用センサーなど、ケーブルが非現実的なデバイス間の無線通信向け。
• 近接および物体検出：セキュリティシステム、自動ドア、産業用カウントシステムなどで、しばしばフォトディテクタと対で使用されます。
• 光スイッチおよびエンコーダ：IRビームの遮断または反射が位置や動きを示す用途。

7.2 設計上の考慮点

• 駆動回路：電圧源から駆動する場合、所望の順電流（IF）を設定するための電流制限抵抗が不可欠です。回路は、連続およびパルス電流の絶対最大定格を遵守する必要があります。
• 熱管理：最大定格付近または高温環境で動作する場合は、デレーティング曲線をガイドとして、十分な放熱またはPCBの銅面積を確保してください。
• 光学的アライメント：狭い30度の指向角のため、最適な信号強度を得るには、エミッタと受信検出器との間で精密な機械的アライメントが必要です。
• 環境光耐性：強い環境IR光（例：太陽光）がある環境では、信頼性の高い動作のために、放射信号の変調（パルス化）および受信機での対応する復調が必要です。

8. 技術比較と差別化

より広角のIRエミッタと比較して、LTE-3220L-032Aの30度指向角は、より焦点の合ったビーム内でより高い強度を提供します。これにより、与えられた距離に対して可能な伝送距離が長くなるか、必要な駆動電流が低減され、電力効率が向上します。その850nm波長は一般的な標準であり、この領域で高い感度を持つシリコンフォトディテクタとの良好な互換性を提供します。パルス動作が可能であるため、デジタル通信プロトコルに対して汎用性があります。

9. 技術パラメータに基づくよくある質問

Q: 放射強度（mW/sr）と総出力パワー（mW）の違いは何ですか？

A: 放射強度は単位立体角あたりのパワーであり、ビームがどれだけ集中しているかを記述します。総パワーを得るには、全放射パターンにわたって強度を積分する必要があります。狭角デバイスでは、中程度の総パワーであっても高い放射強度を達成できます。

Q: このLEDを5V電源で直接駆動できますか？

A: できません。典型的な順方向電圧は50mAで2.0Vです。5Vに直接接続すると過剰な電流が流れ、デバイスを破壊します。所望の値（例：20mAまたは50mA）に電流を制限するために、直列抵抗（または定電流ドライバ）を使用する必要があります。

Q: 赤外線デバイスなのに、なぜピーク波長が850nmなのですか？

A: 850nmは近赤外線スペクトルに属し、可視赤色光のすぐ外側です。シリコンフォトディテクタがこの波長で非常に感度が高く、より長いIR波長よりも可視光の干渉を受けにくいため、一般的な選択肢となっています。

Q: ピーク電流の300pps、10μsパルス定格はどのように解釈すればよいですか？

A: これは、デバイスが短い高電流パルスを扱えることを意味します。1Aのピーク電流は、パルス幅が10マイクロ秒以下で、パルス繰り返し周波数が毎秒300パルス以下の場合にのみ許容されます。これにより、通信システムでの高輝度バーストが可能になります。

10. 実用的な使用例

シンプルな近接センサの設計：LTE-3220L-032Aは、反射型物体センサの送信機として使用できます。これに隣接して配置されたフォトトランジスタと対にします。エミッタはパルス電流（例：50mAパルス）で駆動されます。物体が近づくと、一部の赤外線がフォトトランジスタに反射されます。フォトトランジスタに接続された回路は、この電流の増加を検出します。パルス動作は、信号を環境光から区別するのに役立ちます。エミッタの狭い指向角は、より精密な検知領域を定義するのに役立ちます。

11. 動作原理の紹介

本デバイスは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合領域に注入され、そこで再結合します。この特定の材料系では、再結合時に放出されるエネルギーが、半導体のエネルギー帯域幅に対応する波長の光子として放出され、これは約850nm（赤外線）になるように設計されています。透明なエポキシパッケージにより、この光が効率的に外部へ出ます。

12. 業界動向と発展

赤外線部品のトレンドは、より高い効率（入力電力あたりの光出力の向上）、高速データ伝送のためのより高い速度、コンパクトなデバイスへの統合のためのより小さなパッケージサイズに向かって続いています。ガス検知や光通信などのアプリケーション向けの特定の波長範囲での開発も進行中です。本コンポーネントに見られるように、鉛フリーおよびRoHS準拠の製造への移行は、環境規制によって推進される標準的な業界要件です。エミッタとドライバまたは検出器をマルチチップモジュールに統合することも、進歩のもう一つの分野です。