赤外線エミッタ・ディテクタ LTE-S9711-J データシート - サイドビュー実装 - ピーク波長940nm - 順方向電圧1.2V - 放射強度3.0mW/sr - 技術文書

1. 製品概要

LTE-S9711-J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、個別の赤外線コンポーネントです。これは、広範な光電子デバイスの製品ラインに属しています。このコンポーネントの主な機能は、ピーク波長940ナノメートルの赤外線を発光または検出することです。そのサイドビューレンズ設計により広い視野角が得られ、光軸が実装面と平行となるアプリケーションに適しています。本デバイスはウォータークリアプラスチックで構成され、現代の自動実装プロセスとの互換性を考慮して設計されています。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

LTE-S9711-Jは、設計者にいくつかの重要な利点を提供します。RoHSおよびグリーン製品基準を満たし、環境適合性を確保しています。パッケージは13インチ径リール上の8mmテープに供給され、高速自動実装装置との完全な互換性があります。この互換性により、大量生産における製造プロセスが大幅に効率化されます。さらに、本デバイスは赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しており、標準的な表面実装技術（SMT）組立ラインに適合します。主なターゲット市場には、リモコン機能を備えた民生電子機器、IR無線データ伝送の産業アプリケーション、警報およびセンシング機能を備えたセキュリティシステムが含まれます。サイドビューパッケージは、上面発光型コンポーネントが収まらないスペース制約のある設計において特に有利です。

2. 詳細な技術パラメータ分析

本セクションでは、絶対最大定格および電気・光学特性表で定義されているLTE-S9711-Jの電気的、光学的、熱的特性について、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のあるストレスの限界を定義します。これらは動作条件ではありません。LTE-S9711-Jの場合、周囲温度（TA）25°Cにおける最大許容損失は100 mWです。この定格は、アプリケーション回路の熱設計を決定します。デバイスは1アンペアの高いピーク順方向電流を扱えますが、特定のパルス条件（パルス幅10マイクロ秒、パルス繰り返し周波数毎秒300パルス）でのみです。連続DC順方向電流定格はより控えめな50 mAです。逆電圧定格は5ボルトであり、デバイスが逆バイアスに対して非常に低い耐性しか持たず、そのような動作を想定していないことを示しています。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管範囲は-55°Cから+100°Cであり、これは民生用電子部品の標準です。本デバイスは、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 電気的および光学的特性

代表的な動作パラメータはTA=25°Cで規定されています。主要な光学パラメータは放射強度（I_E）であり、順方向電流（I_F）20mAで駆動した場合の最小値は3.0 mW/srです。このパラメータは後述するようにビニングされています。ピーク発光波長（λ_ピーク）は代表値940nmであり、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。スペクトル帯域幅（Δλ）、または半値幅は代表値50nmであり、ピーク周辺の放射波長の広がりを示します。電気的には、順方向電圧（V_F）はI_F=20mAにおいて代表値1.2V、最大1.5Vです。逆電流（I_R）は非常に低く、逆電圧（V_R）5Vにおける最大値は10 μAです。視野角（2θ_1/2）は代表値45度であり、ここでθ_1/2は放射強度が軸上値の半分に低下する角度です。

3. ビニングシステムの説明

LTE-S9711-Jは、生産ロット内の一貫性を確保し、異なる性能レベルを選択できるようにするために、放射強度に対してビニングシステムを採用しています。ビンコードは型番（例：LTE-S9711-JのJ）で示されます。利用可能なビンは以下の通りです：

• ビン J：I_F=20mAにおける放射強度が3.0 mW/sr（最小）から4.5 mW/sr（最大）の間。
• ビン K：I_F=20mAにおける放射強度が4.0 mW/sr（最小）から6.0 mW/sr（最大）の間。
• ビン L：I_F=20mAにおける放射強度が最小5.0 mW/sr（提供データでは上限は規定されていません）。

このシステムにより、設計者は特定の光出力要件を満たし、性能とコストのバランスを取るコンポーネントを選択できます。

4. 性能曲線分析

データシートには、非標準条件下でのデバイス動作を理解する上で重要な、いくつかの代表的な特性曲線が含まれています。

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ています。これは940nmでのピークと約50nmのスペクトル半値幅を確認するものです。この曲線は、特定の波長に敏感なアプリケーションや、検出器のスペクトル応答と整合させる場合に重要です。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧 & 周囲温度

図2および図3は、異なる周囲温度における順方向電流（I_F）と順方向電圧（V_F）の関係を示しています。これらの曲線は、V_Fが負の温度係数を持つことを示しています。つまり、所定の電流に対して温度が上昇するとV

は減少します。これは半導体ダイオードの典型的な挙動です。これを理解することは、特に広い温度範囲にわたる安定した駆動回路の設計に不可欠です。

4.3 相対放射強度 vs. 順方向電流 & 温度_F図4および図5は、光出力（I

=20mAでの値に対する相対値）が順方向電流および周囲温度とともにどのように変化するかを示しています。出力は電流とともに増加しますが、より高い電流では熱効果が原因で準線形の関係を示します。図4は特に、周囲温度が上昇すると出力電力が低下することを示しており、これは高温アプリケーションにおける重要なデレーティング要因です。

4.4 放射パターン図_{放射パターン図（図6）は、放射される赤外線の空間分布を描いた極座標プロットです。代表的な45度の視野角（2θ}1/2

）がここで視覚的に確認できます。この図は光学設計に不可欠であり、エミッタとディテクタの位置合わせや、IR信号のカバレッジエリアを理解するのに役立ちます。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 外形寸法と極性

本コンポーネントは、標準的なサイドビュー表面実装パッケージを採用しています。外形図には、本体サイズ、リード間隔、レンズ位置など、すべての重要な寸法が記載されています。カソードは通常、図面の注記に示されているように、パッケージ本体の切り欠きや平坦部などの視覚的マーカーで識別されます。パッケージの高さ、幅、奥行きは、最終組立体での適切なクリアランスを確保するために規定されています。

5.2 推奨はんだランドパターン

信頼性の高いはんだ接合とリフロー時の適切な機械的位置合わせを確保するために、推奨ランドパターン（はんだパッド寸法）が提供されています。これらの推奨事項に従うことは、トゥームストーニング（部品が立つ現象）を防止し、プリント基板（PCB）への良好な熱的・電気的接続を確保するのに役立ちます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは、表面実装デバイスの信頼性にとって重要です。

6.1 湿気感受性と保管

LTE-S9711-Jは、湿気感受性レベル3（MSL 3）に分類されています。これは、パッケージされた部品がはんだ付け前に工場環境（≤30°C/60% RH）に最大168時間（1週間）曝露されても、リフロー中の湿気による損傷（ポップコーン現象）のリスクがないことを意味します。元の防湿バッグを開封した場合は、この1週間以内にIRリフロー工程を完了することが推奨されます。元の包装外での長期保管の場合は、部品を乾燥キャビネットまたは乾燥剤を入れた密閉容器に保管する必要があります。曝露時間が1週間を超える場合は、吸収した湿気を除去するために、組立前にベーキング処理（約60°Cで少なくとも20時間）が必要です。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

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。推奨プロファイルはJEDEC標準に従います。主要パラメータには、150°Cから200°Cまでのプレヒートゾーン（最大120秒）、およびピーク本体温度260°Cを超えないこと（最大10秒）が含まれます。デバイスはこれらの条件下で最大2回のリフローサイクルに耐えることができます。はんだごてによる手はんだの場合は、先端温度を300°C以下に抑え、接点時間ははんだ接点ごとに3秒以内に制限する必要があります。はんだペーストメーカーの仕様とこれらのガイドラインを組み合わせて遵守することが極めて重要です。

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のみを使用してください。強力な化学洗浄剤は、プラスチックパッケージやレンズを損傷する可能性があります。

7. 包装および発注情報

LTE-S9711-Jの標準包装は、8mm幅のエンボスキャリアテープです。テープは13インチ（330mm）径のリールに巻かれています。各リールには約9,000個が含まれています。包装仕様はANSI/EIA 481-1-A-1994に準拠しています。テープには部品を保護するためのカバーシールがあり、リールあたり連続して2個までの部品欠品（空ポケット）が許容されます。所望の放射強度性能を得るためには、発注時にビンコードを含む型番（例：LTE-S9711-J、LTE-S9711-K）を指定する必要があります。

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回路_F赤外線エミッタとして、LTE-S9711-Jは電流駆動デバイスです。所望の順方向電流（I_{）を設定し、特にバッテリーやレギュレータなどの電圧源から駆動する場合にLEDを過剰電流から保護するために、直列の電流制限抵抗が必須です。抵抗値はオームの法則を使用して計算されます：R = (V}電源_F - V_F) / I_F。20mAにおける代表的なV

1.2Vを使用すると、5V電源では約(5V - 1.2V) / 0.02A = 190オームの抵抗が必要です。標準の200オーム抵抗が適しています。パルス動作（例：リモコンコード）の場合、駆動回路はピーク電流が1A定格を超えず、10μsパルス幅と300ppsデューティサイクルの制限に従うことを保証する必要があります。

8.2 信頼性の高い動作のための設計上の考慮事項熱管理：_Fパッケージは小さいですが、100mWの許容損失制限を遵守する必要があります。最大DC電流50mAおよび代表的なV
1.2Vでは、損失は60mWであり、これは制限内です。しかし、高い周囲温度や密閉空間では、実効的な定格電力は低下します。十分なPCB銅面積（サーマルリリーフパッド）は放熱に役立ちます。光学的位置合わせ：
サイドビューレンズは、IRビームが受信機、反射板、またはターゲットエリアに向けて正しく指向されるように、慎重なPCBレイアウトを必要とします。放射パターン図を参照する必要があります。電気的ノイズ：

センシングアプリケーションでは、類似コンポーネントのディテクタ側が環境光ノイズの影響を受けやすい場合があります。変調されたIR信号と対応する復調受信回路を使用することは、信号対雑音比を改善し、環境光干渉に対する耐性を高める一般的な技術です。

9. 技術比較と差別化

LTE-S9711-Jは、主にそのサイドビューパッケージによって差別化されており、これは上面発光型IR LEDよりも一般的ではありません。これにより、PCBが垂直に実装されるアプリケーションや、IR経路が基板表面と平行であるアプリケーションに特に適しています。その940nm波長は民生用リモコンの標準であり、シリコンフォトディテクタの感度と低い可視光発光の間で良好なバランスを提供します。監視カメラなどで時折使用される850nmエミッタと比較して、940nmは完全に見えません。性能ビン（J、K、L）の利用可能性は、光パワーの選択に柔軟性を提供し、単一の固定出力仕様を持つデバイスに対する利点となります。

10. よくある質問（FAQ）
Q: このデバイスをエミッタとして使用する場合とディテクタとして使用する場合の違いは何ですか？
A: LTE-S9711-Jの型番は、赤外線エミッタ（IR LED）となるコンポーネントを指します。検出用のフォトダイオードやフォトトランジスタは異なる型番を持ちますが、類似のパッケージを共有する場合があります。提供されたデータシートはエミッタ特性に焦点を当てています。
Q: マイクロコントローラのピンから直接このLEDを駆動できますか？
A: ほとんどのマイクロコントローラGPIOピンは、電流供給/吸収能力が限られています（多くの場合20-40mA）。20mAでは可能かもしれませんが、特にパルスまたはより高い電流動作では、マイクロコントローラによって駆動されるスイッチとしてトランジスタ（例：NPNまたはMOSFET）を使用してLED電流を制御することが一般的により安全で推奨されます。
Q: 視野角はなぜ重要ですか？
A: 視野角はIRビームの空間的なカバレッジを決定します。広い角度（45°など）は、近接センサーや位置合わせが重要でない短距離データリンクなど、広いカバレッジを必要とするアプリケーションに適しています。狭い角度は、より長距離または指向性通信のためにより集中した強度を提供します。
Q: 正しいビンコードをどのように選択しますか？

A: アプリケーションに必要な最小放射強度に基づいてビンを選択してください。ビンJ（3.0-4.5 mW/sr）は基本レベルです。設計がより長い距離やより高い損失を克服するためにより多くの光パワーを必要とする場合は、ビンKまたはビンLを選択してください。消費電力と潜在的なコストとのトレードオフを考慮してください。

11. 実用的なアプリケーション例
シナリオ: シンプルな物体検出センサーの設計。
一般的な設計では、IRエミッタと別個のフォトトランジスタディテクタを並べて配置します。物体が近づくと、放射されたIR光をディテクタに反射します。LTE-S9711-Jをエミッタとして使用するこのセットアップの場合：
1. サイドビューパッケージにより、エミッタとディテクタの両方をPCB上に平らに実装し、基板と平行に同じ方向を向けることができます。
2. エミッタは、電力を節約し同期検出を可能にするために、電流制限抵抗を介してパルス電流（例：1kHzで20mAパルス）で駆動されます。
3. 940nm波長は、見えないこととほとんどのフォトトランジスタがこれに感度を持つため理想的です。
4. エミッタの代表的な45°視野角は、妥当な検出視野を提供します。エミッタとディテクタの間隔と、潜在的なバッフルは、検出範囲を設定し、直接のクロストークを避けるために調整されます。

5. 受信回路はフォトトランジスタの信号を増幅およびフィルタリングし、物体によって反射された変調1kHz成分を検出します。この変調は、太陽光や室内灯などの一定の環境光を除去するのに役立ちます。

12. 動作原理

LTE-S9711-Jは、赤外線エミッタとして機能する場合、発光ダイオード（LED）です。その中核は、ガリウムヒ素（GaAs）などの材料で作られた半導体チップです。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子（光粒子）の形でエネルギーを放出します。特定の材料組成（例：GaAs）はバンドギャップエネルギーを決定し、これが直接放出される光の波長を定義します—この場合、約940nmで、赤外スペクトルに属します。サイドビューレンズは、この波長に対して透明なウォータークリアエポキシで作られており、放射光の放射パターンを形成するように成形されています。

13. 技術トレンド