赤外線エミッタLED LTE-1650 データシート - クリアパッケージ - 順方向電圧1.6V - 電力100mW - 技術文書

1. 製品概要

LTE-1650は、高電流駆動と低順方向電圧特性を必要とする用途向けに設計された、小型のエンドルック型赤外線（IR）エミッタです。その主な機能は、ピーク波長940ナノメートルの赤外線を放射することです。本デバイスは、クリアで透明なプラスチックパッケージに収められており、様々な光電子システムにおけるコスト効率の高いソリューションとなっています。この部品の中核的な利点は、大きなパルス電流を扱える能力、駆動回路の消費電力を低減する低電圧動作、そしてエンドユーザーアプリケーションにおける光学的な位置合わせを簡素化する広い視野角を含みます。信頼性の高いIR信号伝送が必要な、リモコンシステム、近接センサー、物体検知、産業オートメーションなどの市場を主なターゲットとしています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、信頼性と長寿命を確保するために、厳格な限界内での動作が規定されています。周囲温度（T_A）25°Cにおける最大連続電力損失は100mWです。パルス条件（毎秒300パルス、パルス幅10マイクロ秒）下で、1アンペアのピーク順方向電流に耐えることができます。最大連続順方向電流定格は60mAです。接合部を損傷することなく、最大5ボルトの逆電圧を印加できます。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であり、堅牢な環境耐性を示しています。リード線は、パッケージ本体から1.6mmの位置で測定した場合、260°Cの温度で5秒間のはんだ付けが可能です。

2.2 電気的・光学的特性

主要な性能パラメータは、T_A=25°Cで測定されます。出力は、開口放射照度（E_e、単位mW/cm²）と放射強度（I_E、単位mW/sr）の両方で特徴付けられ、これらは順方向電流（I_F）20mAで試験されます。これらのパラメータはビニング（区分）されます（セクション3参照）。ピーク発光波長（λ_P）は典型的に940nmであり、これは近赤外スペクトルに属し、人間の目には見えないため、多くのセンシングおよび通信アプリケーションに理想的です。スペクトル線半値幅（Δλ）は50nmで、発光のスペクトル純度を定義します。順方向電圧（V_F）は、I_F=50mAにおいて典型的に1.6ボルト、最大1.8Vであり、低電圧動作であることを確認しています。逆電流（I_R）は、逆電圧（V_R）5Vにおいて最大100µAです。視野角（2θ_1/2）は60度で、広い放射パターンを提供します。

3. ビニングシステムの説明

LTE-1650は、主に放射強度と開口放射照度に基づいた性能ビニングシステムを採用しています。このシステムは、部品を異なる性能グレード（ビンA、B、C、D）に分類し、生産ロット内の一貫性を確保します。例えば、I_F=20mAにおいて、ビンAデバイスの放射強度は1.383から4.06 mW/srの範囲であるのに対し、ビンDデバイスは5.11 mW/srから始まります。これにより、設計者は、検出器の特定の感度要件やアプリケーションに必要な信号強度に合致する部品を選択することができます。このデータシートでは、順方向電圧や波長に関する明示的なビニングは示されておらず、波長は典型的な値として940nmと規定されています。

4. 性能曲線分析

データシートは、主要な関係を示すいくつかのグラフを提供しています。図1はスペクトル分布を示し、相対放射強度を波長に対してプロットしています。この曲線は940nmでのピークと50nmのスペクトル幅を確認します。図2は順方向電流と周囲温度の関係を示し、電力損失限界内に収まるように、周囲温度が上昇するにつれて許容される最大連続電流が減少する様子を示しています。図3は順方向電流対順方向電圧（I-V）曲線であり、ダイオードの特徴的な指数関数的関係とその低いV_Fを示しています。図4は、相対放射強度が周囲温度とともにどのように変化するかを示し、一般的に温度が上昇すると出力が減少することを示しています。図5は、相対放射強度が順方向電流とともにどのように変化するかを示し、駆動電流と光出力の間の非線形関係を示しています。最後に、図6は放射ダイアグラムであり、60度の視野角を視覚的に表す極座標プロットで、放射される赤外線の角度分布を示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

本デバイスは、小型のプラスチック製エンドルック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：特に指定がない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般的な公差は±0.25mmです。フランジ下の樹脂は最大1.5mm突出する場合があります。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。パッケージはクリアで透明であり、エミッタが可視である可能性があるアプリケーションや、光学的な位置合わせのために正確なチップ位置を特定する必要があるアプリケーションに有益です。エンドルック設計は、主な発光がパッケージの上面から行われることを意味します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

提供されている主要なはんだ付け仕様は、リードはんだ付け温度に関するものです。リードは、パッケージ本体から1.6mm（0.063インチ）の位置で測定した場合、260°Cの温度で5秒間耐えることができます。これは、フローはんだ付けや手はんだ付けプロセスにおける重要なパラメータです。リフローはんだ付けについては、プラスチックパッケージ部品用の標準的な赤外線（IR）または対流リフロープロファイルを一般的に使用できますが、パッケージ本体の最高温度は、長時間にわたって保管温度の最大値である100°Cを超えないようにする必要があります。組立中および組立後にリードに機械的ストレスがかからないようにすることが望ましいです。適切な保管条件には、部品を指定された保管温度範囲（-55°Cから+100°C）内の乾燥した静電気安全な環境に保管し、湿気の吸収やその他の劣化を防ぐことが含まれます。

7. パッケージングおよび発注情報

具体的なパッケージング形式（例：テープ＆リール、バルク）は、提供された内容には詳細に記載されていません。型番はLTE-1650として明確に識別されます。データシート自体は、仕様番号：DS-50-95-0017、リビジョンBによって参照されています。ビニングコード（A、B、C、D）は、正しい性能グレードが供給されることを保証するために、発注情報の重要な部分となります。設計者は、アプリケーションに必要な放射強度特性を保証するために、発注時に必要なビンを指定しなければなりません。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

LTE-1650は、様々なアプリケーションに適しています。その高いパルス電流能力は、信号を伝達するために短く高電力のバーストが使用される赤外線リモコン送信機に理想的です。広い視野角は、エミッタと検出器の間の正確な位置合わせが完全に制御されない可能性がある近接センシングや物体検知において有利です。産業オートメーションにおけるカウント、仕分け、位置センシングに使用できます。その他の潜在的な用途には、短距離データ伝送、セキュリティシステムのビームブレイク、非接触スイッチなどが含まれます。

8.2 設計上の考慮事項

LTE-1650を使用して設計する際には、いくつかの要因を考慮する必要があります。駆動回路は、より高い周囲温度での減額曲線を尊重し、連続電流を60mA以下に制限しなければなりません。パルス動作の場合、パルス幅とデューティサイクルが平均電力損失が100mWを超えないようにしてください。低い順方向電圧により、単純な直列電流制限抵抗を用いて、低電圧ロジック（例：3.3Vまたは5Vシステム）から直接駆動することが可能です。ビン（AからD）の選択は、検出器が受信する信号強度に直接影響します。より高いビンはより強い強度を提供し、信号対雑音比を改善したり、より長い動作距離を可能にしたりします。クリアパッケージは光をフィルタリングしないため、特定の波長ブロッキングが必要な場合は外部の光学フィルターが必要になる場合があります。通常の動作条件下では、このパッケージに対してヒートシンクは一般的に必要ありませんが、基板レイアウトはリードを通じていくらかの放熱を可能にするようにすべきです。

9. 技術比較と差別化

標準的なIRエミッタと比較して、LTE-1650の主要な差別化された利点は、その組み合わせです：高電流能力（1Aパルス、60mA連続）と低順方向電圧（典型的に1.6V）。多くのIRエミッタは一方を犠牲にしてもう一方を実現します。この組み合わせにより、より効率的で、一般的な電源からの駆動が容易になります。広い60度の視野角は、より狭い角度のエミッタに対するもう一つの重要な利点であり、組立および最終製品使用時の位置合わせ精度要件を低減します。クリア透明パッケージは固有の波長フィルタリングを提供せず、これはアプリケーションによっては利点にも欠点にもなり得ます。チップの完全なスペクトル出力を提供する一方で、着色されたパッケージは、一部のチップが発する所望のIRまたは可視赤色光の一部を吸収する可能性があります。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを5Vマイクロコントローラのピンから直接駆動できますか？

A: はい、ただし電流制限抵抗を使用する必要があります。抵抗値を R = (V_電源- V_F) / I_F を使用して計算します。例えば、V_電源=5V、V_F=1.6V、希望するI_F=20mAの場合、R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170オームです。次の標準値、例えば180オームを使用してください。

Q: 開口放射照度（E_e）と放射強度（I_E）の違いは何ですか？

A: 放射強度（I_E、単位mW/sr）は、単位立体角（ステラジアン）あたりに放射される光パワーを測定し、ビームがどれだけ集束しているかを記述します。開口放射照度（E_e、単位mW/cm²）は、指定された距離にある表面（検出器など）に入射するパワー密度であり、強度と距離/幾何学の両方に依存します。I_Eは光源の特性であり、E_eは検出器が見るものです。

Q: 温度は性能にどのように影響しますか？

A: 曲線に示されているように、周囲温度が上昇すると、許容される最大連続順方向電流が減少し（図2）、与えられた電流に対する放射出力も一般的に減少します（図4）。順方向電圧も負の温度係数（温度上昇とともに減少）を持っており、定電流駆動設計ではこれを考慮する必要があります。

Q: なぜデバイスはビニングされるのですか？

A: 製造上のばらつきにより、個々のLED間で光出力効率にわずかな差が生じます。ビニングはそれらを性能グループ（A、B、C、D）に分類し、設計者が回路に一貫した性能レベルを選択できるようにし、予測可能なシステム動作を保証します。

11. 実用的なアプリケーション事例研究

事例：シンプルな物体検知センサー。一般的な用途は、環境光干渉を避けるための変調赤外線検出システムです。LTE-1650は、トランジスタスイッチを介して38kHzの矩形波（IR受信機の一般的な周波数）で駆動され、強い信号伝送のために1A定格までのパルス電流を可能にします。これは、対応する38kHzに同調したIRフォト検出器とペアになります。LTE-1650の広い60度の視野角により、エミッタと検出器をPCB上に並べて配置し、それらの視野がセンサーの前で重なるようにすることができます。物体がこの重複ゾーンに入ると、エミッタからの変調IR光を検出器に反射します。システムの電子回路は、この反射信号を検出します。この反射センシングモードでは、十分な信号が検出器に戻ることを保証するために、ビンCまたはDのLEDの高い出力が選択されます。低い順方向電圧により、LEDドライバーを含む回路全体を単一の3.3Vまたは5Vレールから給電することが可能です。

12. 動作原理

LTE-1650は、半導体発光ダイオード（LED）です。その動作は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスに基づいています。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーを放出します。この特定のデバイスでは、半導体材料（通常はアルミニウムガリウムヒ素、AlGaAsベース）が設計されており、このエネルギーが主にピーク波長約940nmの赤外線光子として放出されます。クリアなエポキシパッケージは半導体チップを封止し、機械的保護を提供し、放射光を指定された60度の視野角パターンに形成するレンズとして機能します。

13. 技術トレンドと背景

LTE-1650のような赤外線エミッタは、成熟した信頼性の高い技術を代表しています。この分野の現在のトレンドは、効率の向上（単位電気入力電力あたりのより多くの光出力）、より高速なデータ伝送のための高変調速度の実現、およびパッケージのさらなる小型化に焦点を当てています。また、エミッタを駆動回路、さらには検出器と単一モジュールに統合してシステム設計を簡素化する傾向もあります。940nm波長は、シリコン検出器の感度（約900-1000nmでピーク）と大気中の低吸収の間の良好なバランスを提供するため、依然として非常に人気があります。新しい材料はわずかに異なる波長オプションやより高い効率を提供するかもしれませんが、LTE-1650のようなデバイスの基本原理とアプリケーション分野は安定しており、民生用電子機器、産業制御、自動車システムに広く適用可能です。