LTL-E7939Q2K 赤外線LEDランプ データシート - スルーホールパッケージ - 波長850nm - 放射強度20mW/sr - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高性能なスルーホール実装型赤外線（IR）発光ダイオード（LED）の完全な技術仕様を提供します。このデバイスは、代表波長850ナノメートルの信頼性が高く強力な赤外線光源を必要とするアプリケーション向けに設計されています。ウォータークリアレンズを備え、効率的な赤外線発光に適したAlGaAs（アルミニウムガリウムヒ素）半導体技術を用いて製造されています。本製品はRoHS指令に準拠しており、鉛（Pb）などの有害物質を含みません。その中核的な利点には、高速動作、高い放射出力、低電流要件による標準集積回路との互換性が含まれます。様々な電子機器分野におけるプリント基板（PCB）やパネルへの多様な実装を意図しています。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、周囲温度（Ta）25°Cの条件下で定義されます。これらの定格を超えると、永久損傷を引き起こす可能性があります。

• 電力損失：最大120 mW。
• ピーク順電流：パルス条件下（毎秒300パルス、パルス幅10 μs）で最大1 A。
• 直流順電流：連続動作で最大60 mA。
• 逆電圧：最大5 V。より高い逆電圧を印加すると、LED接合部が破壊される可能性があります。
• 動作温度範囲：-30°C から +85°C。
• 保存温度範囲：-40°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度：LED本体から2.0mmの位置で測定し、最大5秒間260°C。

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、デバイスの代表的な性能を示します。

• 放射強度（Ie）：順電流（IF）20mA駆動時、最小20.0 mW/sr。実際の値は±15%の許容差を考慮する必要があります。具体的な選別コードは製品の梱包袋に印字されています。
• 指向角（2θ1/2）：代表値25度、最小18度。これは放射強度がピーク軸上値の半分に低下する全角です。
• ピーク波長（λP）：代表値850 nm、近赤外スペクトルに位置します。
• スペクトル半値幅（Δλ）：代表値40 nm。これは発光のスペクトル帯域幅を定義します。
• 順方向電圧（VF）：IF = 20mA時、代表値1.3V、最大1.65V。
• 逆電流（IR）：逆電圧（VR）5V印加時、最大10 μA。

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より深く理解するための代表的な特性曲線が含まれています。これらは回路設計と熱管理に非常に貴重です。

3.1 スペクトル

スペクトル分布曲線は、850nmピークを中心とした異なる波長にわたる発光強度を示します。40nmの半値幅は発光の広がりを示しています。

3.2 順方向電圧 vs. 順方向電流

このIV曲線は、LED両端の電圧と流れる電流の関係を示します。ダイオードに典型的な非線形特性です。設計者はこれを使用して、目標動作電流に必要な駆動電圧を決定します。

3.3 相対放射パワー vs. 順方向直流電流

この曲線は、光出力パワーが直流駆動電流の増加とともにどのように増加するかを示します。これは、電力損失を管理しながら所望の輝度を達成するための適切な動作点を選択するのに役立ちます。

3.4 相対放射パワー vs. ピーク電流

パルス動作の場合、この曲線はパルス内のピーク電流と結果として得られる放射パワー出力の関係を示し、赤外線データ伝送などのアプリケーションで重要です。

3.5 相対放射パワー vs. 温度

これは重要な熱性能曲線です。周囲（または接合部）温度が上昇するにつれて光出力がどのように減少するかを示します。このデレーティングを理解することは、規定の温度範囲で一貫した性能を維持するシステムを設計するために不可欠です。

3.6 指向性

指向性または放射パターン曲線は、指向角を視覚的に表し、LEDの中心軸周辺に強度が空間的にどのように分布しているかを示します。

4. 機械的・梱包情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは標準的なスルーホールLEDパッケージです。主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す（括弧内にインチ単位を併記）。
• 特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25mm（±0.010インチ）が適用されます。
• フランジ下の樹脂の最大突出は1.0mm（0.04インチ）です。
• 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。

具体的な寸法図はデータシートに参照されており、本体直径、リード長、間隔を詳細に示しています。

4.2 極性識別

スルーホールLEDの場合、極性は通常、リードの長さ（長いリードが通常アノード）またはLEDレンズ縁のフラットスポットで示されます。データシートの機械図面に正確な識別方法が規定されています。

5. はんだ付け・組立ガイドライン

信頼性を確保し損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。

5.1 リード成形

• 曲げ加工は、LEDレンズ基部から少なくとも3mm離れた位置で行う必要があります。
• 曲げ加工中、リードフレームの基部を支点として使用してはいけません。
• リード成形は通常の室温で行い、はんだ付け工程の前に行うべきです。
• PCB挿入時は、LED本体に過度の機械的ストレスを加えないために必要な最小限のクリンチ力を使用してください。

5.2 はんだ付け工程

• レンズ基部からはんだ付け点まで最低2mmのクリアランスを確保してください。
• レンズをはんだに浸漬しないでください。
• LEDがはんだ付けによる高温状態の間、リードに外部ストレスを加えないでください。

推奨はんだ付け条件：

• はんだごて：最高温度350°C、最大時間3秒（一回限りのはんだ付けのみ）。
• フローはんだ付け：
  • 予熱：最高100°C、最大60秒。
  • はんだ波：最高260°C、最大5秒。

重要注意：過度のはんだ付け温度や時間は、レンズの変形やLEDの致命的な故障を引き起こす可能性があります。赤外線（IR）リフローはんだ付けは、このスルーホール型LEDには適していません。

5.3 洗浄

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を使用してください。

5.4 保管

最適な保存寿命のため：

• 保管環境は30°C、相対湿度70%を超えないようにしてください。
• 元の保護梱包から取り出したLEDは、3ヶ月以内に使用してください。
• 元の梱包外での長期保管の場合は、乾燥剤を入れた密閉容器または窒素パージしたデシケーターに保管してください。

6. 駆動方法と回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。特に複数のLEDを駆動する場合、一貫した光出力を確保するためには、適切な電流制御が不可欠です。

• 推奨回路（回路A）：各LEDに直列に電流制限抵抗を組み込んでください。これは、個々のLED間の順方向電圧（Vf）特性のわずかなばらつきを補償し、アレイ内の全てのデバイスで均一な輝度を確保するため、好ましい方法です。非推奨回路（回路B）：
• 複数のLEDを単一の共有電流制限抵抗に直接並列接続することは推奨されません。各LEDのI-V曲線の自然なばらつきにより、電流（したがって輝度）は均等に分配されず、一部のLEDが他より明るくなる原因となります。7. 静電気放電（ESD）保護

この部品は静電気放電に敏感です。ESDは即時または潜在的な損傷を引き起こし、高い逆方向リーク電流、異常に低い順方向電圧、低電流での点灯不良として現れる可能性があります。

防止対策：

取り扱い時は、作業者は導電性リストストラップまたは帯電防止手袋を着用してください。

• 全ての設備、作業台、機械は適切に接地する必要があります。
• 取り扱い時の摩擦によりプラスチックレンズ表面に蓄積する可能性のある静電気を中和するために、イオナイザーを使用してください。
• ESD損傷の確認：

疑わしいLEDは、点灯テストと低いテスト電流での順方向電圧（Vf）測定により確認してください。8. 梱包・発注情報

8.1 梱包仕様

製品は多段階梱包システムで供給されます：

基本単位：

• 帯電防止梱包袋あたり1,000個。内箱：
• 6梱包袋を含み、合計6,000個。外箱：
• 8内箱を含み、合計48,000個。8.2 型番構成

型番LTL-E7939Q2Kは主要な属性をコード化しています：

LTL：

• 製品ファミリー識別子。E7939：
• 特定のデバイスモデル/シリーズ。Q2K：
• 梱包袋に印字された選別コードに従った、放射強度および/または指向角の特定のビニング（例：強度18-21.5 mW/sr min範囲、指向角20-29度代表値）を示している可能性が高いです。9. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

9.1 代表的なアプリケーションシナリオ

この高出力850nm IR LEDは、以下を含むがこれらに限定されない幅広いアプリケーションに適しています：

赤外線照明：

• 監視カメラ、暗視システム、低照度条件下でのマシンビジョン用。光学センシング：
• 近接センサー、物体検出、ライントレースロボット。データ伝送：
• 赤外線データリンク（IrDA）、リモコン（高出力により距離延伸）、光学エンコーダ。産業オートメーション：
• 位置検知、カウント、ビームブレークセンサー。9.2 設計上の考慮事項

熱管理：

• デバイスは120mWを扱えますが、最大直流電流（60mA）付近またはその値で動作すると熱が発生します。高温環境で使用する場合は、性能劣化を防ぎ寿命を延ばすために、十分なPCB銅面積または放熱対策を確保してください。光学設計：
• 代表値25度の指向角は比較的集光されたビームを提供します。より広い照射範囲が必要な場合は、二次光学素子（拡散板）が必要になる場合があります。より長い距離の場合は、ビームを平行にするためにレンズを使用できます。駆動回路：
• 常に定電流ドライバまたは直列抵抗を使用してください。電源電圧（Vs）、LEDの代表順方向電圧（Vf）、および所望の動作電流（If）に基づいて抵抗値を計算します：R = (Vs - Vf) / If。Vfの許容差と電源電圧の変動を考慮してください。回路内のESD保護：
• ESDが発生しやすい環境では、LEDに接続されるラインにサージ保護デバイス（TVSダイオード）やその他の保護部品を追加することを検討してください。10. 技術比較と差別化

標準的な可視LEDや低出力IR LEDと比較して、このデバイスには以下の明確な利点があります：

高放射強度：

• 最小20 mW/srは、センシングと照明に強い信号強度を提供し、より長い動作距離またはより低い受信機感度要件を可能にします。高速対応能力：
• 短いパルス（10μs）で1Aのピーク電流を扱える能力は、変調データ伝送アプリケーションに適しています。RoHS準拠：
• 鉛フリー製造に関する現代の環境規制を満たしています。スルーホールの信頼性：
• スルーホールパッケージは、一部の表面実装型の代替品と比較して、堅牢な機械的固定とPCBへの優れた熱伝導を提供し、高出力動作に有益です。11. よくある質問（FAQ）

11.1 放射強度（mW/sr）と光度（mcd）の違いは何ですか？

放射強度は、人間の目の感度に依存しない、単位立体角（ステラジアン）あたりの実際の光パワーを測定します。赤外線および紫外線デバイスに使用されます。光度は、人間の目の明所視応答で重み付けされ、カンデラ（cd）またはミリカンデラ（mcd）で測定されます。可視光に対してのみ意味があります。このIR LEDはmW/srで正しく規定されています。

11.2 このLEDを3.3Vまたは5Vのマイクロコントローラピンから直接駆動できますか？

マイクロコントローラピンの電流供給/吸収能力は限られており（通常最大20-50mA）、定電流駆動用に設計されていません。LEDを直接接続すると、ピンを過負荷にし、マイクロコントローラを損傷し、LEDに制御されない電流を供給する可能性があります。常に直列抵抗付きの駆動回路または専用のLEDドライバICを使用してください。

No.11.3 放射強度に±15%の許容差があるのはなぜですか？

これは半導体製造プロセスに固有の正常なばらつきです。LEDは測定された強度に基づいてビニング（選別）されます。梱包袋の特定の選別コードは、LEDがどの強度ビンに属するかを示し、設計者がアプリケーションに一貫した性能を持つ部品を選択できるようにします。

11.4 受信機に赤外線フィルターは必要ですか？

多くのアプリケーションでは、はい。受信機（フォトダイオードまたはセンサー）に850nm帯域通過フィルターを使用すると、周囲の可視光や他の不要な赤外線源（太陽光や白熱電球など）を遮断することで、信号対雑音比を劇的に改善し、特に日中条件下でシステムをより信頼性の高いものにすることができます。

12. 実用的なアプリケーション例

設計事例：シンプルな赤外線近接センサー

目的：

10cm以内の物体を検出する。設計：

発光回路： 1. LTL-E7939Q2K LEDを20mAの定電流で駆動します。5V電源と代表Vf 1.3Vを使用し、直列抵抗を計算します：R = (5V - 1.3V) / 0.020A = 185オーム。標準の180または200オーム抵抗を使用します。 2.受光回路：850nm光に感度のあるシリコンフォトトランジスタまたはフォトダイオードをLEDから数センチ離れた同じ軸上に配置します。トランスインピーダンスアンプ付きの逆バイアスフォトダイオード、または単純なスイッチ構成のフォトトランジスタを使用します。 3.動作：LEDは連続的にIR光を発光します。物体が検知ゾーンに入ると、この光の一部を反射して受信機に戻します。受信機の出力信号が増加し、コンパレータまたはマイクロコントローラADCで読み取ってアクションをトリガーできます。 4.考慮事項：受信機が発光器に直接さらされないようにシールドし、飽和を防いでください。変調光（LEDをパルス駆動）と受信機内の同期検出回路を使用して、システムを周囲光の変動に対して耐性を持たせます。13. 動作原理

このデバイスは、AlGaAs半導体接合に基づく発光ダイオードです。接合部のしきい値（約1.3V）を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を横断して注入されます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。アルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）半導体材料の特定の組成が、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子の波長に対応します。この場合、約850nmで、電磁スペクトルの近赤外領域にあり、人間の目には見えません。

14. 技術トレンド

赤外線LED技術は進化を続けています。業界の一般的なトレンドには以下が含まれます：

効率向上：

• 新しい半導体材料とエピタキシャル構造（マルチ量子井戸など）の開発により、高いワールプラグ効率（入力電力あたりのより多くの光出力）を達成し、発熱と消費電力を削減します。高出力密度：
• パッケージングと熱管理の進歩により、より小さなデバイスでより高い駆動電流を扱えるようになり、よりコンパクトで強力なIR照明システムを可能にします。波長多様化：
• 850nmと940nmが一般的ですが、医療用治療のための810nmや特定のセンサ感度に最適化された特定波長など、特定のアプリケーション向けの開発が進んでいます。統合化：
• LED駆動回路、保護部品、時にはセンサーさえもよりコンパクトなモジュールまたはシステム・イン・パッケージ（SiP）ソリューションに統合する傾向があり、エンドユーザーの設計を簡素化します。これらのトレンドは、マシンビジョン、生体認証センシング、LiDAR、光通信などの成長市場に向けて、より信頼性が高く効率的でアプリケーション特化型のソリューションを提供することを目指しています。

These trends aim to provide more reliable, efficient, and application-specific solutions for the growing markets in machine vision, biometric sensing, LiDAR, and optical communication.