IR19-315C/TR8 0603 SMD赤外線LEDデータシート - 外形寸法 1.6x0.8x0.6mm - 波長 940nm - 電力 130mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

IR19-315C/TR8は、標準的な0603パッケージに収められた超小型表面実装型赤外線発光ダイオード(LED)です。このデバイスは、シリコンフォトダイオードやフォトトランジスタの分光感度に最適にマッチする940ナノメートル(nm)のピーク波長で光を放射するように設計されています。その主な機能は、様々なセンシングおよび通信システムにおいて効率的な赤外線光源として機能することです。

1.1 中核的な利点とターゲット市場

この部品は、現代の電子設計においていくつかの重要な利点を提供します。その超小型SMDフットプリントは、コンパクトな民生電子機器やIoTデバイスに不可欠な高密度PCBレイアウトを可能にします。デバイスは、赤外線放射に対して信頼性の高い性能を提供するAlGaAs（アルミニウムガリウムヒ素）チップ材料を使用して構築されています。放出されるIR光の吸収を最小限に抑える、ウォータークリアのエポキシレンズで封止されています。本製品はRoHS（有害物質使用制限指令）、EU REACH規制に完全準拠し、ハロゲンフリーで製造されており、厳格な環境および安全基準を満たしています。主なターゲットアプリケーションには、安定した出力を必要とする赤外線リモコン装置、PCB実装型の近接または物体検出センサー、バーコードスキャナー、およびその他の様々な赤外線ベースのシステムが含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

デバイスの限界と動作特性を徹底的に理解することは、信頼性の高い回路設計と長期性能の確保に不可欠です。

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発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。

• 連続順方向電流 (I_F): 65 mA。これはLEDに連続的に印加できる最大DC電流です。
• 逆電圧 (V_R): 5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 動作温度 (T_opr): -25°C ～ +85°C。通常動作時の周囲温度範囲です。
• 保管温度 (T_stg): -40°C ～ +100°C。非動作時の保管温度範囲です。
• 電力損失 (P_d): 周囲温度25°C以下で130 mW。パッケージが熱として放散できる最大電力です。
• はんだ付け温度 (T_sol): リフロー工程に適用可能で、5秒を超えない時間で260°C。

2.2 電気光学特性 (T_a= 25°C)

これらのパラメータは、典型的な動作条件下でのデバイスの性能を定義します。すべての値は周囲温度25°Cで規定されています。

• 放射強度 (I_e): 単位立体角あたりに放射される光パワーで、ミリワット毎ステラジアン(mW/sr)で測定されます。順方向電流(I_F)が20 mAの場合、代表値は0.6 mW/srです。パルス動作時(I_F=100mA、パルス幅≤100μs、デューティサイクル≤1%)では、放射強度は最大4.0 mW/srに達します。
• ピーク波長 (λ_p): 940 nm。これは光出力が最大となる波長です。
• スペクトル帯域幅 (Δλ): 約45 nm。これは放射される波長の範囲を示し、通常は最大強度の半分の幅（半値全幅 - FWHM）で測定されます。
• 順方向電圧 (V_F): 電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。I_F=20mA時、代表的なV_Fは1.2V、最大は1.5Vです。これは、パルス条件下でI_F=100mA時には1.4V（代表値）および1.8V（最大）に増加します。
• 逆電流 (I_R): 逆電圧5V印加時、最大10 μA。
• 視野角 (2θ_1/2): 140度。これは放射強度が0度（軸上）での値の半分に低下する全角です。広い視野角は、広いエリアをカバーする必要があるアプリケーションに有利です。

3. ビニングシステムの説明

IR19-315C/TR8は、放射強度出力に基づいてデバイスを分類するビニングシステムを採用しています。これにより、設計者はアプリケーションに必要な特定の輝度要件を満たす部品を選択できます。

3.1 放射強度ビニング

デバイスは、試験条件I_F= 20 mAで測定された放射強度に応じて、ビン(E, F, G)に仕分けられます。

• ビン E: 放射強度範囲は最小0.2 mW/srから最大1.0 mW/sr。
• ビン F: 放射強度範囲は最小0.5 mW/srから最大1.5 mW/sr。
• ビン G: 放射強度範囲は最小1.0 mW/srから最大2.5 mW/sr。

この等級付けにより、生産ロット内の一貫性が確保され、最終製品での予測可能な光学性能が可能になります。

4. 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特性曲線が記載されています。これらは高度な設計と非線形効果の理解に不可欠です。

4.1 順方向電流 vs. 周囲温度

この曲線は、周囲温度の上昇に伴う最大許容順方向電流のデレーティングを示しています。LEDの電力損失能力は、過熱を防ぐために温度の上昇とともに低下します。設計者は、高温環境でデバイスを動作させる場合、駆動電流が安全動作領域を超えないようにするために、このグラフを参照する必要があります。

4.2 スペクトル分布

スペクトル分布プロットは、異なる波長にわたる相対的な光出力を示しています。これは940nmでのピークと約45nmのスペクトル帯域幅を確認するものです。受信センサーの分光応答との互換性を確保する上で重要です。

3.3 ピーク発光波長 vs. 周囲温度

このグラフは、ピーク波長(λ_p)が接合温度の変化に伴ってどのようにシフトするかを示しています。通常、波長は温度とともにわずかに増加します（正の係数）。このシフトは、受信機のフィルターや感度が狭く調整されている精密センシングアプリケーションでは考慮する必要があります。

4.4 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

I-V曲線は回路設計の基本です。電流と電圧の指数関数的関係を示しています。"ニー"電圧は約1.2Vです。この曲線は、注意事項で強調されているように、電圧源から駆動する際に電流を所望のレベルに制限するために必要な直列抵抗値を計算するために使用されます。

4.5 相対放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは視野角を視覚的に表しています。観測角度が中心軸(0°)から離れるにつれて強度がどのように減少するかを示し、±70°で50%に低下します（したがって全視野角は140°）。この情報は、システム内の光路とアライメントを設計する上で極めて重要です。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

デバイスは標準的な0603（1608メートル）SMDパッケージフットプリントに準拠しています。主要寸法は、本体長1.6 mm、幅0.8 mm、高さ0.6 mmです。適切なはんだ付けと機械的安定性を確保するために、ランドパターン（推奨PCBパッドレイアウト）および端子寸法が提供されています。特に指定がない限り、すべての寸法公差は通常±0.1 mmです。

5.2 極性識別

カソードは通常、デバイス本体にマーキングされています。データシートの図はカソード側を示しており、推奨フットプリントに従ってPCB上で正しく向きを合わせる必要があります。極性が間違っていると、デバイスは光を放射せず、逆バイアスが印加されることになります。

6. はんだ付けと実装ガイドライン

適切な取り扱いとはんだ付けは、デバイスの信頼性と性能を維持するために重要です。

6.1 保管と湿気感受性

LEDは乾燥剤とともに防湿バッグに梱包されています。主な注意事項は以下の通りです：

• 使用準備が整うまでバッグを開封しないでください。
• 未開封のバッグは、温度≤30°C、相対湿度≤90%で保管してください。
• 出荷後1年以内に使用してください。
• 開封後は、温度≤30°C、相対湿度≤60%で保管し、168時間（7日）以内に使用してください。
• 保管時間を超過した場合、または乾燥剤が湿気を示した場合は、はんだ付け前に60±5°Cで最低24時間のベーキング処理が必要です。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

デバイスは、赤外線および気相リフロー工程に対応しています。鉛フリーはんだ付け温度プロファイルが推奨され、ピーク温度260°Cを5秒以内とします。リフローはんだ付けは2回を超えて行わないでください。加熱中のLED本体への応力や、はんだ付け後のPCBの反りは避ける必要があります。

6.3 手はんだ付けとリワーク

手はんだ付けが必要な場合は、先端温度350°C以下のはんだごてを使用し、各端子に3秒以内に熱を加え、定格電力25W以下のごてを使用してください。端子間には少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。リワークは推奨されませんが、やむを得ない場合は、はんだ接合部への機械的応力を防ぐために両方の端子を同時に加熱するツインチップはんだごてを使用する必要があります。リワークがデバイス特性に及ぼす影響は事前に確認する必要があります。

7. 梱包と発注情報

7.1 テープ&リール仕様

部品は、標準的な7インチ径のリールに巻かれた8mm幅のエンボスキャリアテープ上で供給されます。各リールには4000個（4k個/リール）が含まれています。自動ピックアンドプレース装置との互換性を確保するために、ポケットサイズ、ピッチ、スプロケット穴仕様を含む詳細なキャリアテープ寸法が提供されています。

7.2 梱包手順

リールは乾燥剤とともにアルミ防湿バッグ内に密封されます。バッグのラベルには、品番(P/N)、顧客品番(CPN)、数量(QTY)、ビンランク(CAT)、ピーク波長(HUE)、ロット番号(LOT No.)、製造国などの主要情報が記載されています。

8. アプリケーション設計推奨事項

8.1 電流制限は必須

最も重要な設計ルールは、直列電流制限抵抗の必須使用です。LEDの順方向電圧は負の温度係数を持ち、ユニット間でわずかに変動する可能性があります。電圧のわずかな増加は、大きく、破壊的な可能性のある電流の増加を引き起こす可能性があります。抵抗値(R)はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_supply- V_F) / I_F, ここでV_Fは所望の電流I_F.

における順方向電圧です。

8.2 熱管理

0603パッケージは熱容量が限られていますが、特に高電流で駆動する場合や高周囲温度では、電力損失に注意を払う必要があります。デレーティング曲線に従う必要があります。サーミカルパッド（存在する場合）またはデバイス端子に接続された十分な銅面積を確保することで、熱をPCBに放散するのに役立ちます。

8.3 光学設計上の考慮事項

140°の広い視野角により、このLEDは近接センサーなど、広い照射を必要とするアプリケーションに適しています。より長距離または指向性ビームの場合は、二次光学系（レンズ）が必要になる場合があります。940nm波長は人間の目には見えないため、目立たない動作に理想的ですが、一部の民生用デジタルカメラセンサーは検出できる可能性があり、紫色の光として見える場合があることに注意することが重要です。

9. 技術比較と差別化

IR19-315C/TR8は、AlGaAs材料と940nmピーク波長の特定の組み合わせにより、0603赤外線LEDカテゴリ内で差別化を図っています。AlGaAs LEDは、一般にこの波長で良好な効率と信頼性を提供します。GaAsベースのLEDと比較して、AlGaAsデバイスは順方向電圧と温度特性がわずかに異なる場合があります。広い140°の視野角は、狭いビームを提供する一部の競合製品と比較して顕著な特徴であり、エリアセンシングアプリケーションにより汎用性があります。

10. よくある質問 (FAQ)

10.1 ビニングコード (E, F, G) の目的は何ですか？

ビニングコードは、測定された放射強度出力に基づいてLEDを分類します。これにより、設計者は製品に一貫した輝度レベルを選択できます。例えば、より高い光出力を必要とするアプリケーションでは、ビンGの部品を指定します。

10.2 このLEDを3.3Vまたは5V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？

いいえ、直接接続してはいけません。LEDの低い順方向電圧（通常1.2V）は、電流制限抵抗なしで3.3Vまたは5Vの電源に直接接続すると過剰な電流が流れ、デバイスを瞬時に破壊することを意味します。常に直列抵抗が必要です。

10.3 940nm波長が重要な理由は何ですか？

940nmは、シリコンフォトディテクター（フォトダイオード、フォトトランジスタ）の感度が高い領域に該当するため、赤外線システムで非常に一般的な波長です。また、850nmのような短いIR波長と比較して環境光ノイズの影響を受けにくく、人間の目には見えないため、民生電子機器に望ましい特性です。

10.4 この部品は何回リフローはんだ付けできますか？

データシートでは、リフローはんだ付けは2回を超えて行わないように指定されています。各リフローサイクルは部品に熱応力を加え、内部のワイヤーボンディングやエポキシ封止材の劣化を引き起こす可能性があります。

11. 設計と使用事例

11.1 シンプルな近接センサー

一般的なアプリケーションは、基本的な反射型物体センサーです。IR19-315C/TR8は、PCB上のシリコンフォトトランジスタの隣に配置されます。LEDは抵抗を介してパルス電流（例：20mA、1kHz、デューティサイクル50%）で駆動されます。物体が近づくと、IR光がフォトトランジスタに反射され、導通して信号を生成します。パルス動作は、信号を環境IR光から区別するのに役立ちます。LEDの広い視野角により、検知エリアの良好なカバレッジが確保されます。

11.2 赤外線リモコン送信機

より長距離またはより高出力を必要とするリモコンの場合、LEDは非常に低いデューティサイクル（例：≤1%）で100mAなどの高電流でパルスモードで駆動できます。これにより、平均電力と熱損失を限界内に保ちながら、より高いパルス放射強度（最大4.0 mW/sr）を活用できます。信号は通常、搬送波周波数（例：38kHz）で変調され、受信機がノイズを除去できるようにします。

12. 動作原理

IR19-315C/TR8は、半導体p-n接合ダイオードです。バンドギャップエネルギーを超える順方向電圧が印加されると、n型AlGaAs材料からの電子が活性領域内のp型材料からの正孔と再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。AlGaAs半導体の特定の組成がバンドギャップエネルギーを決定し、それが放出される光子の波長を決定します—この場合、約940nmで、近赤外スペクトルに属します。

13. 技術トレンド