IR95-21C/TR7 赤外線LED データシート - 1.9mm 丸型SMD - 1.2V - 940nm - 130mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

IR95-21C/TR7は、超小型表面実装デバイス（SMD）赤外線発光ダイオードです。透明プラスチック製の球面トップビューレンズを備えたコンパクトな両端リードパッケージに収められています。このデバイスは、シリコンフォトダイオードおよびフォトトランジスタとのスペクトルマッチングを目的として特別に設計されており、様々な赤外線センシングアプリケーションに理想的な光源です。

1.1 中核的利点とターゲット市場

この部品は、非常に小型のフォームファクタ、高い信頼性、低い順電圧動作など、いくつかの主要な利点を提供します。主なターゲット市場は、限られたスペースでの信頼性の高い赤外線放射が求められる、民生用電子機器、産業オートメーション、および安全機器などです。

2. 詳細技術パラメータ分析

IR95-21C/TR7の性能は、規定条件下での電気的、光学的、および熱的特性によって定義されます。

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がある限界を定義します。連続運転を意図したものではありません。

• 連続順電流 (I_F): 65 mA
• 逆電圧 (V_R): 5 V
• 動作温度 (T_opr): -25°C ～ +85°C
• 保管温度 (T_stg): -40°C ～ +85°C
• 電力損失 (P_d): 130 mW (周囲温度25°C以下時)
• はんだ付け温度 (T_sol): 260°C、5秒以下

2.2 電気光学特性 (T_a=25°C)

これらのパラメータは、標準テスト電流20mAで測定され、デバイスの代表的な性能を示します。

• 放射強度 (I_e): 3.0 mW/sr (最小)、5.0 mW/sr (代表値)
• ピーク波長 (λ_p): 940 nm (代表値)
• スペクトル帯域幅 (Δλ): 45 nm (代表値)
• 順電圧 (V_F): 1.2 V (代表値)、1.5 V (最大)
• 逆電流 (I_R): 10 μA (最大) V_R=5V時
• 指向角 (2θ_1/2): 25° (代表値)

3. 性能曲線分析

データシートには、設計エンジニアにとって重要ないくつかの特性曲線が提供されています。

3.1 順電流 vs. 周囲温度

この曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容順電流が低下する様子を示しています。安全動作領域内に留まるためには、適切な熱管理が不可欠です。

3.2 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、代表的なピーク波長940nmを中心に、約45nmの帯域幅を持ちます。これは、一般的なシリコンフォト検出器のピーク感度とよく一致します。

3.3 相対放射強度 vs. 順電流

このグラフは、駆動電流と光出力の非線形関係を示しています。放射強度は電流とともに増加しますが、設計者は効率と発熱を考慮する必要があります。

3.4 順電流 vs. 順電圧

I-V曲線は、ダイオードの指数関数的特性を示しています。代表的な順電圧は20mAで1.2Vと比較的低く、低電力回路設計に役立ちます。

3.5 相対放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは、LEDの空間放射パターンを定義します。25°の指向角は、中程度に指向性のあるビームを示しており、ターゲットを絞ったセンシングアプリケーションに有用です。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

IR95-21C/TR7は、表面実装用のガルウィングリードを備えた1.9mm丸型ボディを特徴とします。主要寸法には、ボディ直径、全高、リード間隔が含まれます。特に指定のない限り、すべての重要な寸法の公差は±0.1mmです。ガルウィングリード設計は、はんだ付けプロセス中および後の良好な機械的安定性を提供します。

4.2 極性識別

カソードは、通常、ノッチ、フラットエッジ、またはパッケージ上の短いリードなどの視覚的マーカーによって示されます。この部品で使用されている具体的な識別方法については、詳細なパッケージ図面を参照してください。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

信頼性を確保するためには、SMD部品の適切な取り扱いが重要です。

5.1 保管および湿気感受性

このデバイスは湿気感受性があります。開封前は、元の防湿バッグに保管し、温度30°C以下、相対湿度90%以下で保管する必要があります。開封後は、温度30°C以下、相対湿度60%以下で保管し、168時間（7日）以内に使用してください。これらの条件を超えた場合は、使用前に60±5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル

データシートには、鉛フリーはんだ付け温度プロファイルが規定されています。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。加熱中は、LEDボディに機械的ストレスを加えないでください。また、はんだ付け後、PCBが反らないようにしてください。

5.3 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが必要な場合は、先端温度<350°C以下、容量25W以下のはんだごてを使用してください。リードごとの接触時間は3秒以下にしてください。リワークは強く推奨されません。やむを得ない場合は、専用の両頭はんだごてを使用して両方のリードを同時に加熱し、エポキシボディへの熱ストレスを防止する必要があります。

6. 梱包および発注情報

6.1 キャリアテーピング

部品は、自動実装用のエンボス加工されたキャリアテープに供給されます。標準のロールあたりの装着数は1000個です。フィーダ互換性のための詳細なテープおよびリール寸法が提供されています。

6.2 ラベル仕様

リールラベルには、品番（P/N）、顧客生産番号（CPN）、数量（QTY）、ランク（CAT）、ピーク波長（HUE）、参照（REF）、ロット番号（LOT No.）などの必須情報が含まれています。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション回路

主なアプリケーションは、シリコンフォト検出器と組み合わせた赤外線光源としての使用です。LEDと直列に電流制限抵抗を必ず挿入する必要があります。抵抗値（R）は、次の式を使用して計算されます：R = (V_電源- V_F) / I_F。V_Fが低い（約1.2V）ため、電源電圧のわずかな増加でも大きな電流サージを引き起こす可能性があり、重要なアプリケーションでは正確な抵抗計算または定電流ドライバの使用が必要です。

7.2 設計上の考慮事項

• 光学的アライメント: 25°の指向角では、最適な信号強度を得るために、受信センサーとの注意深い機械的アライメントが必要です。
• 熱管理: 電力損失は低いですが、PCBレイアウトでは、特に高温環境または最大電流付近で動作する場合、発熱部品を近くに配置しないようにしてください。
• 電気的ノイズ: 高感度のアナログセンシング回路では、パルス状のLED駆動電流がノイズを引き起こさないように、シールドやフィルタリングを検討してください。

8. 技術比較と差別化

IR95-21C/TR7は、非常にコンパクトな1.9mm丸型パッケージ、堅牢なはんだ付けのためのガルウィングリード、およびシリコン検出器に正確にマッチしたスペクトル出力の組み合わせによって差別化されています。大きなスルーホールIR LEDと比較して、大幅な基板スペースを節約します。他のSMDパッケージと比較して、球面レンズと特定の指向角は、特定のバリアまたは近接センサー設計に対してより良好な光学的結合を提供する可能性があります。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 順電流65mAを超えるとどうなりますか？

順電流の絶対最大定格を超えると、半導体接合部の過熱による即時の致命的な故障、またはデバイスの長期信頼性および発光出力の大幅な低下を引き起こす可能性があります。

9.2 連続運転に使用できますか？

はい、ただし動作点（I_F, T_a）が最大電力損失曲線によって定義された安全動作領域内にあることを確認する必要があります。25°Cでは、最大連続電力は130mWです。より高い周囲温度では、最大許容電流を低下させる必要があります。

9.3 開封後の保管および使用時間がなぜ重要ですか？

エポキシ包装材料は空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温のリフローはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に気化し、内部の剥離、クラック、またはポップコーン現象を引き起こし、部品を破壊する可能性があります。指定された保管条件およびフロアライフは、このリスクを管理します。

10. 実践的設計および使用事例

事例：プリンター内のコンパクトな用紙有無センサーの設計IR95-21C/TR7は優れた選択肢です。その小さなサイズにより、狭い機械的アセンブリに収まります。設計者は、数ミリメートル離れた場所にフォトトランジスタを配置し、透過型センサーを構成します。マイクロコントローラは、LEDを20mAの電流（適切な直列抵抗を使用）でパルス駆動し、フォトトランジスタの出力を読み取ります。940nmの波長は不可視であり、ユーザーエクスペリエンスを妨げません。ガルウィングリードは、プリンターメカニズム内の振動に耐える強固なはんだ接合を提供します。高い製造歩留まりのためには、リフロープロファイルおよび湿気取り扱い手順の厳格な遵守が不可欠です。

11. 動作原理

赤外線発光ダイオード（IR LED）は、半導体p-n接合ダイオードです。順方向バイアスが印加されると、n領域からの電子が活性領域でp領域からの正孔と再結合します。この再結合プロセスにより、光子の形でエネルギーが放出されます。使用される特定の材料（この場合はガリウムアルミニウムヒ素 - GaAlAs）がバンドギャップエネルギーを決定し、それが直接、ここでは940nm付近の赤外線スペクトルにおける発光波長を定義します。

12. 業界動向

光エレクトロニクスのトレンドは、小型化、高効率化、および集積化に向かって続いています。このようなSMDパッケージは、自動実装においてスルーホール部品をほぼ置き換えています。将来の開発には、さらに小さなチップスケールパッケージ（CSP）、パッケージ内に統合されたドライバ回路、データ通信アプリケーション向けの高速変調用に設計された部品などが含まれる可能性があります。また、信頼性の向上や、湿気感受性レベルの低減などの実装プロセスの簡素化にも持続的な焦点が当てられています。