IR LED 735nm データシート - 外形寸法 2.8x3.5x0.65mm - 動作電圧 2.2V - 消費電力 0.4W

1. 製品概要

本書は、PLCC-2表面実装パッケージを採用した赤外線発光ダイオード（LED）の詳細な仕様を提供します。本デバイスは、近赤外線放射を必要とする用途、特に制御された農業および園芸環境向けに設計されています。

1.1 製品の位置づけと核心的利点

本LEDは、735nmの赤外線を信頼性高く放射する光源として位置づけられており、この波長は植物生理学研究や成長促進によく利用されます。その核心的利点は、コンパクトなPLCC-2パッケージに由来し、広い120度の指向角、標準的なSMT実装プロセスとの互換性、およびRoHS環境基準への準拠を提供します。湿気敏感レベルはレベル3に評価されており、標準的な取り扱い上の注意が必要です。

1.2 ターゲット市場

主なターゲット市場には、プロフェッショナル園芸（例：花卉生産、組織培養ラボ、垂直農業/植物工場）、およびセンシングやシグナリング目的で赤外線エミッタを必要とする一般電子機器が含まれます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

電気的および光学的特性は、デバイスの動作範囲と性能期待値を定義します。

2.1 測光および放射測量特性

順方向電流（I_F）が150mA、接合温度（T_s）が25°Cにおける主要パラメータは以下の通りです：

• ピーク波長（λ_p）：735nm（標準値）、範囲は730nmから740nm。これにより、放射は確実に近赤外線スペクトル内に位置づけられます。
• 全放射束（Φ_e）：112mW（標準値）、範囲は90mWから140mW。これは全光出力パワーを測定します。
• 指向角（2θ_1/2）：120度（標準値）、広い放射パターンを提供し、面照明に適しています。

2.2 電気的特性

• 順電圧（V_F）：2.2V（標準値） I_F=150mA時、範囲は1.8Vから2.6V。このパラメータはドライバ回路設計において重要です。
• 逆方向電流（I_R）：逆電圧（V_R）5V時、10µA未満。これはダイオードの良好な完全性を示します。

2.3 熱および信頼性特性

• 熱抵抗（R_θJ-S）：接合からはんだ接点まで15°C/W（標準値）。この値は過熱を防ぐための熱管理において重要です。
• 絶対最大定格：これらは、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。
  • 電力損失（P_D）： 0.4W
  • 連続順方向電流（I_F）： 150mA
  • ピーク順方向電流（I_FP）： 200mA（1/10デューティサイクル、0.1msパルス幅時）
  • 逆電圧（V_R）： 5V
  • 静電気放電（ESD）人体モデル（HBM）： 2000V（歩留まり90%以上ですが、取り扱い中の保護が推奨されます）
  • 動作温度（T_OPR）： -40°C から +85°C
  • 保存温度（T_STG）： -40°C から +100°C
  • 最大接合温度（T_J）： 115°C

3. ビニングシステムの説明

文書内で正式なビニングコードは明示的に提供されていませんが、製品パラメータは指定された最小値、標準値、最大値の範囲内で保証されています。これは暗黙の電気的および光学的ビニングシステムを構成します。このばらつきの対象となる主要パラメータには、順電圧（V_F）、ピーク波長（λ_p）、および全放射束（Φ_e）が含まれます。設計者はこれらの公差を考慮する必要があります：V_Fに対して±0.1V、λ_pに対して±2nm、Φ_eに対して±10%。厳密な一貫性を必要とする用途では、個々のユニットの選別またはテストが必要になる場合があります。

4. 性能曲線分析

標準特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動を洞察します。

4.1 順電圧対順方向電流（V-I曲線）

この曲線は、ダイオードに典型的な非線形関係を示しています。順電圧は電流とともに増加し、低電流時には約1.65Vから始まり、最大定格150mAでは1.9Vに近づきます。この曲線は、動作中のLED両端の電圧降下を決定するために不可欠です。

4.2 相対放射パワー対順方向電流

このグラフは、光出力が最大定格まで電流に対して比較的線形であることを示しています。ただし、高電流では接合温度の上昇により効率が低下する可能性があります。

4.3 相対放射パワー対はんだ接点温度

出力パワーは、はんだ接点温度（T_s）が上昇するにつれて減少します。この熱消光効果はLEDの基本的な特性であり、一貫した光出力を維持するための効果的な放熱の重要性を強調しています。

4.4 順方向電流対はんだ接点温度

この曲線は、周囲温度が上昇するにつれて許容される順方向電流のデレーティングを示しています。接合温度を安全限界内に保つためには、高温環境では最大許容連続電流を低減する必要があります。

4.5 スペクトル分布

スペクトルプロットは、約735nmに主ピークがあり、赤外線LEDに共通する典型的な半値全幅（FWHM）を確認します。放射は、植物内の特定の光受容体反応をターゲットとする用途に十分な単色性を持っています。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 物理的寸法

本デバイスはPLCC-2（プラスチックリードチップキャリア）パッケージを使用しています。主要寸法は以下の通りです（すべてミリメートル、特に記載がない限り公差±0.2mm）：

• 全長： 3.5 mm
• 全幅： 2.8 mm
• 全高： 0.65 mm
• リード寸法およびパッド間隔は、仕様書の詳細図面に従います。

5.2 パッド設計および極性識別

底面図は2つのはんだパッドを示しています。極性は明確にマークされています；アノード（+）に関連するパッドは通常、大きく示されるか、フットプリント図で示されます。実装時の正しい向きは機能性にとって重要です。

5.3 推奨はんだランドパターン

信頼性の高いはんだフィレットとリフロー後の機械的安定性を確保するために、推奨PCBフットプリント（はんだパターン）が提供されています。このパターンに従うことで、適切な熱的および電気的接続を実現できます。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

6.1 SMTリフローはんだ付けプロセス

本デバイスは標準的な鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに適しています。ピーク温度260°Cを超えない典型的なリフロープロファイルが推奨されます。液相線以上の特定時間は、パッケージ損傷を防ぐために業界標準（例：IPC/JEDEC J-STD-020）に従って制御する必要があります。

6.2 手動はんだ付けおよびリワーク

手動はんだ付けが必要な場合は、先端温度350°C以下の温度制御はんだごてを使用してください。接触時間は最小限（3秒未満）に抑え、LEDチップへの過度の熱伝達を避けてください。リワークでは、基板全体を再加熱するよりも局部加熱が推奨されます。

6.3 重要な注意事項

• ESD保護：本デバイスは静電気放電に敏感です。すべての取り扱いおよび実装段階でESD安全対策を使用してください。
• 湿気敏感性：MSLレベル3コンポーネントとして、本製品は乾燥バッグ開封後168時間以内に使用する必要があります。標準手順に従ってベイキングしない限り。
• 機械的応力：パッケージのレンズまたはボディに直接機械的力を加えないでください。
• クリーニング：はんだ付け後にクリーニングが必要な場合は、プラスチックパッケージやレンズを損傷しない互換性のある溶剤を使用してください。

7. 包装および発注情報

7.1 標準包装

本製品は、自動ピックアンドプレース実装のためにテープおよびリールで供給されます。キャリアテープ幅、ポケット寸法、リールサイズ（例：7インチまたは13インチリール）は、SMT装置との互換性を確保するためにEIA標準仕様に準拠しています。

7.2 防湿バッグ包装

リールは、MSLレベル3要件に従い、乾燥剤および湿度指示カードと共にアルミニウム防湿バッグに密封され、保管および輸送中の乾燥状態を維持します。

7.3 外装箱

複数のリールは、物理的損傷からの保護を提供するため、頑丈な段ボール箱に梱包されて出荷されます。

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

• 植物育成および園芸：735nm波長は植物の光形態形成に影響を与える可能性があり、他の光スペクトルと組み合わせて使用すると、特定の種において茎の伸長や開花を促進することがあります。
• 生体医療および科学機器：分光法、粒子検知、または不可視照明を必要とする医療機器での光源として使用されます。
• 一般赤外線照明：可視光が望ましくないナイトビジョンシステム、監視カメラ、または近接センサー向け。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：安定した光出力のために定電流ドライバを使用してください。順電圧の変動は、ドライバ回路設計時に考慮する必要があります。
• 熱管理：PCBが十分な放熱対策を備えていることを確認し、必要に応じてヒートシンクを使用してはんだ接点温度を可能な限り低く保ち、光出力と寿命を最大化してください。
• 光学設計：120度の指向角は広いカバレッジを提供します。集光ビームが必要な場合は、二次光学（レンズ）が必要になる場合があります。

9. 類似製品との技術比較

異なるパッケージ（例：5mmスルーホールやより小さいチップスケールパッケージ）の一般的な赤外線LEDと比較して、このPLCC-2デバイスは、SMT実装のための取り扱いやすさ、リードを介した良好な熱経路、および標準化されたフットプリントのバランスを提供します。150mA時の標準放射束112mWは、そのパッケージサイズに対して競争力があります。主要な差別化要因は、特定の735nm波長、自動実装に適した頑丈なパッケージ、および明確に定義された熱特性の組み合わせです。

10. よくある質問（FAQ）

10.1 このLEDの主な目的は何ですか？

このLEDは主に735nmの赤外線を放射するように設計されており、この特定の波長が有益である制御環境農業および一般赤外線センシング/照明用途に適しています。

10.2 定電圧源で駆動できますか？

推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。直列抵抗のみの定電圧源は簡単なセットアップに使用できますが、温度変化や個体差にわたって一貫した性能を維持するためには、専用の定電流ドライバが優れています。

10.3 熱管理はどの程度重要ですか？

非常に重要です。過度の接合温度は光出力効率を低下させ、波長をわずかにシフトさせ、動作寿命を大幅に短縮します。提供されている熱抵抗値（15°C/W）を使用して、動作条件下での予想温度上昇を計算する必要があります。

10.4 このLEDは目に安全ですか？

赤外線放射は人間の目には見えませんが、高パワー密度では危険を及ぼす可能性があります。アプリケーションに応じて適切なレーザーおよびLED安全基準（筐体設計や出力電力制限を含む）に常に従ってください。

11. 実用的な使用事例

11.1 ケーススタディ：垂直農業における補助照明

多層垂直農業システムでは、これらのLEDのアレイを成長ラックに統合し、レタス栽培の最終段階で特定の遠赤色（735nm）光処理を提供することができます。この処理は、正しいタイミングで行うと、植物の形態に影響を与え、可視光強度を増加させることなく特定の品質を向上させる可能性があり、エネルギーを節約します。

11.2 ケーススタディ：家電製品における近接センサー

本LEDは、光検出器と組み合わせて、家電製品（例：自動せっけんディスペンサー）でシンプルな近接または物体検知センサーを作成できます。その735nm波長は、赤色LEDと比較して周囲の可視光からの干渉を引き起こす可能性が低く、信号対雑音比を改善します。

12. 原理紹介

発光ダイオードは、エレクトロルミネセンスを通じて光を放射する半導体デバイスです。p-n接合に順電圧が印加されると、電子と正孔が再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。放射される光の波長（色）は、使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。この赤外線LEDでは、アルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）などの材料が一般的に使用され、730-740nm範囲での放射を実現しています。PLCCパッケージは半導体チップを収納し、リードを介して電気的接続を提供し、光出力ビームを形成するプラスチックレンズを含みます。

13. LED技術の発展動向

より広範なLED産業は、このようなコンポーネントに関連するいくつかの方向で進化を続けています：

• 効率向上：すべてのLED（赤外線タイプを含む）の壁コン効率（電気-光パワー変換）を改善し、同じ光出力に対してエネルギー消費を削減するための継続的な研究が行われています。
• 熱性能向上：熱抵抗を低減するための新しいパッケージ設計および材料が開発されており、過熱なしにより高い駆動電流またはよりコンパクトな設計を可能にします。
• 精密波長制御：エピタキシャル成長技術の進歩により、放射波長のより厳密な制御が可能になり、特定の光反応がターゲットとされる科学的および専門的な農業用途において重要です。
• 統合およびスマートシステム：LEDがドライバ、センサー、および通信インターフェースと統合され、IoT対応の農業または産業システム向けのスマートモジュールになる傾向があります。
• 持続可能性：LEDパッケージングにおいてより環境に優しい材料を使用し、リサイクル可能性を向上させることへの強調が高まっています。

本仕様書は、これらの進行中の動向に適合し、現在の技術的ニーズに対して標準化された信頼性の高い赤外線光源を提供するコンポーネントを詳細に説明しています。