LTE-306 赤外線発光ダイオード データシート - サイドルッキングパッケージ - ピーク波長940nm - 順方向電圧1.6V - 指向角30度 - 技術文書

1. 製品概要

LTE-306は、光電センシングおよび検出システムでの使用を目的とした、小型のサイドルッキング型赤外線（IR）発光素子です。その主な機能は、ピーク波長940ナノメートル（nm）の赤外光を放射することです。このデバイスは、LTR-306シリーズの対応するフォトトランジスタと機械的・スペクトル的に整合するように設計されており、物体検出、位置検出、データ伝送などの用途における送受信ペアとして最適な性能を保証します。この部品の主な利点は、コンパクトなプラスチックパッケージ内での低コスト構造と、一貫した放射強度出力を実現するための事前選別ビンの提供にあります。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、周囲温度（T_A）25°Cの条件下で定義されます。主な定格には、連続順方向電流（I_F）50 mA、パルス動作（毎秒300パルス、パルス幅10 µs）時のピーク順方向電流1 Aが含まれます。最大許容損失は75 mWです。逆方向電圧定格は5 Vであり、LEDはこの値を超える逆バイアスを印加すべきではありません。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。リードはんだ付け温度は、パッケージ本体から1.6mmの位置で測定した場合、260°Cで5秒間と規定されています。

2.2 電気的・光学的特性

すべての特性はT_A=25°Cで測定されます。主な光学パラメータは開口放射照度（E_e）と放射強度（I_E）であり、いずれも順方向電流20 mAで試験されます。これらのパラメータはビン（AからH）にグループ分けされており、用途のニーズに基づいて選択可能な最小値と代表値/最大値の範囲を提供します。例えば、ビンAはE_eが0.088から0.168 mW/cm²、I_Eが0.662から1.263 mW/srの範囲であり、ビンHはより高い出力を提供します。ピーク発光波長（λ_ピーク）は代表値940 nm、スペクトル半値幅（Δλ）は50 nmです。順方向電圧（V_F）は20 mA時で代表値1.6Vです。逆方向電流（I_R）は逆方向電圧5V時で最大100 µAです。指向角（2θ_1/2）は30度です。

3. ビニングシステムの説明

本製品は放射強度ビニングシステムを採用しています。デバイスは、標準的な20 mA駆動電流における測定放射強度（I_E）と開口放射照度（E_e）に基づいて試験・選別され、グループ（ビンAからH）に分類されます。これにより、設計者は保証された最小光出力レベルを持つ部品を選択でき、特に検出閾値や信号強度が重要な用途において、システム性能の一貫性を確保できます。ビンは出力パワーの段階的なスケールを提供します。

4. 性能曲線分析

データシートではいくつかの代表的な特性曲線が参照されています。図1はスペクトル分布を示し、940 nmを中心とした光出力を図示しています。図2は順方向電流と周囲温度の関係を示し、デレーティングを理解する上で重要です。図3は順方向電流対順方向電圧（I-V）曲線であり、ダイオードの導通特性を示しています。図4は相対放射強度が周囲温度に応じてどのように変化するかを示し、温度上昇に伴い出力が低下することを示しています。図5は相対放射強度を順方向電流に対してプロットし、駆動電流と光出力の非線形関係を示しています。図6は放射パターン図であり、30度の指向角と放射される赤外光の空間分布を視覚化した極座標プロットです。

5. 機械的・パッケージ情報

デバイスは小型プラスチックサイドルッキングパッケージを使用しています。寸法は図面（本文では参照されているが詳細は記載されていない）で提供されています。主な注記として、特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、一般公差は±0.25mmであることが指定されています。リード間隔はリードがパッケージから出る点で測定されます。サイドルッキング配向とは、主な放射方向がリードの軸に対して垂直であることを意味し、トップエミッティングLEDとの重要な違いです。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

提供されている主なガイドラインはリードはんだ付けに関するものです：パッケージ本体から1.6mm（0.063インチ）離れた点の温度は、5秒間260°Cを超えてはなりません。これは内部の半導体チップとプラスチックパッケージへの損傷を防ぐために重要です。現代の組立では、これははんだ付けパラメータの注意深い制御、または選択はんだ付け技術の使用を意味します。手はんだ付けは、温度制御されたはんだごてで素早く行うべきです。

7. アプリケーション推奨事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

LTE-306は、センシングのために不可視光放射を必要とするアプリケーションに最適です。一般的な用途には、物体検出・計数（例：自動販売機、プリンタ）、位置検出（例：用紙端検出）、スロットセンサー、近接スイッチなどがあります。LTR-306フォトトランジスタとのスペクトル整合性により、コンパクトな光遮断器や反射型物体センサーを構築するのに最適です。

7.2 設計上の考慮事項

設計者はいくつかの要素を考慮する必要があります：第一に、電圧源から駆動する際は、最大連続順方向電流（50 mA）を超えないように、LEDと直列に電流制限抵抗を使用してください。第二に、必要な検知距離とペアとなる検出器の感度に基づいて適切な強度ビン（A-H）を選択してください。第三に、システム内でエミッタと検出器を調整する際には30度の指向角を考慮してください；位置ずれは信号強度を低下させます。第四に、特に過酷な環境では、周囲温度が放射出力に及ぼす影響（図4参照）を考慮してください。第五に、LEDにかかる逆方向電圧が5Vを決して超えないようにし、一部の回路構成では保護回路が必要になる可能性があります。

8. 技術比較

この部品の主な差別化された利点は、サイドルッキングパッケージと事前ビニングされた強度です。標準的なトップエミッティングIR LEDと比較して、サイドルッキング形状によりより柔軟なPCBレイアウトが可能となり、よりスリムな製品設計を実現できます。複数の強度ビンの提供は、低コストIRエミッタでは必ずしも利用できない性能グレーディングのレベルを提供し、設計者がシステム性能を微調整し、過剰な仕様指定を避けることでコスト削減を図る能力を与えます。特定のフォトトランジスタシリーズとの明示的な機械的・スペクトル的整合は、信頼性の高い光学ペアの設計を簡素化します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: ビニングシステムの目的は何ですか？

A: ビニング（A-H）は、放射強度の最小レベルを保証します。これにより生産の一貫性が確保されます。要求が低い/短距離のアプリケーションには低いビンを、より長距離またはより信頼性の高い検出には高いビンを選択できます。

Q: このLEDを3.3V電源で駆動できますか？

A: はい、ただし直列抵抗を使用する必要があります。20mA時の代表的なV_Fが1.6Vの場合、抵抗値は（3.3V - 1.6V）/ 0.02A = 85オームとなります。常に、希望する電流と実際の供給電圧に基づいて抵抗値を計算してください。

Q: 指向角はなぜ重要ですか？

A: 30度の指向角は、光の大部分が放射される円錐の範囲を定義します。ペアとなるセンサーシステムでは、エミッタと検出器の両方に指向角があります。それらの重なりが有効な検知ゾーンを定義します。狭い角度はより精密な検出を可能にします。

Q: 温度は性能にどのように影響しますか？

A: 周囲温度が上昇すると、放射強度は一般的に低下します（図4参照）。所定の電流に対する順方向電圧もわずかに低下します。重要なアプリケーションでは、駆動回路または受信回路での温度補償が必要になる場合があります。

10. 実用的な使用例

事例：プリンタ内の用紙有無センサーの設計LTE-306 IRエミッタは、用紙経路上でLTR-306フォトトランジスタとペアになり、透過型センサーを形成します。用紙がない場合、エミッタからの光が検出器に到達します。用紙がある場合、それは光を遮断します。サイドルッキングパッケージにより、両部品をメインPCB上に平らに実装し、その光軸をギャップを横切って整列させることができます。設計者は、製品寿命中に潜在的な汚染（ほこり）の後でも十分な信号強度が検出器に到達することを保証するために、ビンDのエミッタを選択します。マイクロコントローラはフォトトランジスタの出力を監視して用紙の有無を判断します。

11. 動作原理

赤外線発光ダイオードは半導体ダイオードです。順方向バイアス（アノードにカソードに対して正の電圧を印加）がかかると、電子と正孔が半導体材料（通常は砒化ガリウムベース）の活性領域で再結合します。この再結合過程により、エネルギーが光子（光の粒子）の形で放出されます。放出される光の波長は、半導体の特定の材料組成と構造によって決定されます。LTE-306の場合、これは主に940 nm付近の赤外線スペクトルの光子をもたらし、これは人間の目には見えませんが、シリコンフォト検出器で検出可能です。

12. 技術トレンド

このような個別光電部品のトレンドは、さらなる小型化、高効率化（単位電気入力電力あたりのより多くの光出力）、および統合の増加に向かっています。個別のエミッタ-検出器ペアは一般的ですが、LED、光検出器、時には信号調整回路を単一パッケージに含む統合モジュールへの移行が進んでいます。これは設計を簡素化し、信頼性を向上させます。さらに、特殊なセンシングアプリケーション向けに、より正確で安定した波長発光とより厳密な指向角制御を実現するための継続的な開発が行われています。バッテリー駆動のIoTデバイス向けの低消費電力部品の需要も、効率改善を推進しています。