HIR26-21C/L423/TR8 赤外線LED データシート - 1.6mm 丸型パッケージ - 順電圧 1.45V - 波長 850nm - 放射強度 16mW/sr - 技術文書

1. 製品概要

HIR26-21C/L423/TR8は、表面実装技術（SMT）アプリケーション向けに設計された高性能赤外線（IR）発光ダイオードです。このデバイスは超小型リバースパッケージチップLEDのカテゴリーに属し、コンパクトな1.6mm丸型フォームファクタを特徴とします。その主な機能は、ピーク波長850ナノメートルの赤外光を発光することで、これはシリコンフォトディテクタおよびフォトトランジスタの分光感度に最適にマッチしています。このため、不可視光伝送を必要とする幅広いセンシングおよび信号伝送アプリケーションにおける理想的な光源となります。

このLEDは、ガリウムアルミニウムヒ素（GaAlAs）材料を用いて製造され、球面レンズを備えたウォータークリアプラスチック樹脂で封止されています。この設計により、効率的な光取り出しと一貫した放射パターンが確保されています。この部品の主な利点は、低い順電圧であり、省エネ動作に貢献します。さらに、本製品は鉛フリーおよびRoHS環境基準に準拠しており、有害物質低減に関する現代の製造要件に適合しています。

2. 技術仕様詳細

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生じる可能性がある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 連続順電流 (I_F): 65 mA
• 逆電圧 (V_R): 5 V
• 電力損失 (P_d) T_a≤ 25°C時: 110 mW
• 動作温度 (T_opr): -40°C ～ +85°C
• 保管温度 (T_stg): -40°C ～ +85°C
• はんだ付け温度 (T_sol): 260°C (リフロー中、最大10秒間)

2.2 電気・光学特性 (T_a= 25°C)

これらのパラメータは、特に指定がない限り順電流20mAで測定した、典型的な動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 放射強度 (I_e): 14.0 mW/sr (最小), 16.0 mW/sr (標準)。これは単位立体角あたりに放射される光パワーを測定し、IRビームの明るさを示します。
• ピーク波長 (λ_p): 850 nm (標準)。光出力が最大となる波長で、シリコン系受光素子に最適です。
• スペクトル帯域幅 (Δλ): 42 nm (標準)。ピーク波長を中心に放射される波長の範囲です。
• 順電圧 (V_F): 1.45 V (標準), 1.70 V (最大)。指定電流で動作時のLED両端の電圧降下です。低い標準値は効率上の大きな利点です。
• 逆電流 (I_R): 10 μA (最大) V_R=5V時。デバイスが逆バイアスされたときのわずかなリーク電流です。
• 光立ち上がり/立ち下がり時間 (t_r/t_f): 25/15 ns (標準), 35/35 ns (最大) I_F=50mA時。これらの高速スイッチング時間により、データ伝送のための高速パルス動作が可能になります。
• 指向角 (2θ_1/2): 20 度 (標準)。放射強度が最大強度（軸上）の半分となる全角です。これがビーム幅を定義します。

3. 特性曲線分析

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、周囲温度の上昇に伴う最大許容順電流のディレーティングを示します。熱損傷を防ぐため、25°Cを超えて動作する場合は順電流を減らす必要があります。110mWの電力損失限界がこの関係を規定しています。

3.2 スペクトル分布

このグラフは、波長の関数としての相対放射強度を示し、850nmでのピークと約42nmの帯域幅を確認します。これは受信機の分光応答との互換性を確保するために重要です。

3.3 ピーク発光波長 vs. 温度

ピーク波長にはわずかな温度係数があり、通常は約0.1～0.3 nm/°Cシフトします。この曲線により、設計者はアプリケーションの意図する温度範囲にわたる動作波長シフトを予測できます。

3.4 順電流 vs. 順電圧

このIV特性曲線は、電流制限回路を設計する上で不可欠です。電流と電圧の非線形関係を示し、動作点を設定するために直列抵抗または定電流ドライバを使用する重要性を強調しています。

3.5 放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは、20度の指向角を視覚的に定義します。放射パターンはこのコーン内でほぼランバート分布しており、所定の距離と角度でのターゲット上の照度を計算する際に重要です。

3.6 相対放射強度 vs. 順電流

この曲線は、典型的な動作範囲内で、光出力が駆動電流とほぼ線形であることを示しています。特定の放射強度レベルを達成するために必要な駆動電流を決定するのに役立ちます。

4. 機械的仕様およびパッケージ情報

4.1 パッケージ外形寸法

デバイスは丸型の超小型リバースパッケージを採用しています。主要寸法には、本体直径1.6mmが含まれます。データシートの詳細な機械図面には、特に指定がない限り標準公差±0.1mmで、リード間隔、全高、レンズ形状などすべての重要な寸法が規定されています。エンジニアは、正確なPCBフットプリント設計のためにこれらの図面を参照する必要があります。

4.2 極性識別

カソードは、通常、パッケージ上のマーキングまたは外形図に示される特定のリード構成によって識別されます。デバイスの故障を防ぐため、実装時の正しい極性方向は必須です。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

SMD部品の信頼性を確保するためには、適切な取り扱いが重要です。

5.1 保管および湿気感受性

LEDは防湿バッグに梱包されています。バッグ開封後のフロアライフは、30°C以下、相対湿度60%以下の条件下で1年です。保管時間を超過した場合、または湿気インジケータが変化した場合は、リフローはんだ付け前に60±5°Cで24時間のベーキング処理が必要です。これはポップコーン現象による損傷を防ぐためです。

5.2 リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー（Pbフリー）リフローはんだ付けプロファイルが推奨されます。ピークはんだ付け温度は260°Cを超えてはならず、250°Cを超える時間は最大10秒に制限する必要があります。同一デバイスに対してリフローはんだ付けは2回までとします。

5.3 手はんだ付けおよびリワーク

手はんだ付けが避けられない場合は、細心の注意が必要です。はんだごて先端温度は350°C以下とし、端子ごとの接触時間は3秒以下に制限してください。低電力のごて（≤25W）が推奨されます。リワークの場合は、両端子を同時に加熱して機械的ストレスを避けるため、両頭はんだごての使用が提案されます。リワークがデバイス特性に与える影響は事前に確認する必要があります。

5.4 回路基板設計

はんだ付け後、回路基板は反ったり機械的ストレスを受けたりしてはなりません。これはLEDパッケージのクラックや内部ボンドの損傷を引き起こす可能性があります。

6. 梱包および発注情報

6.1 リールおよびテープ仕様

製品は、業界標準の8mmキャリアテープに巻かれた7インチ径リールで供給されます。各リールにはHIR26-21C/L423/TR8 LEDが1500個（PCS）含まれています。自動実装機との互換性を確保するため、ポケットサイズ、ピッチ、スプロケットホール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. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーション例

• 基板実装型赤外線センサー：近接センサー、物体検知、ライントレースロボットの光源として使用されます。
• 赤外線リモコン：良好な放射強度のため、家電製品（テレビ、オーディオシステム）のリモコンでの高出力要求に理想的です。
• スキャナー：IR照明が必要なバーコードスキャナーやドキュメントスキャナーに使用できます。
• 一般的な赤外線システム：コンパクトで効率的かつ信頼性の高い850nm赤外光源を必要とするあらゆるアプリケーションに適しています。

7.2 設計上の考慮点

• 電流制限：動作電流を設定するための外部直列抵抗は絶対に必須です。LEDの低い順電圧は、供給電圧のわずかな増加でも、破壊的なほど大きな電流増加を引き起こす可能性があることを意味します。
• 熱管理：パッケージは小さいですが、特に高温環境下や最大電流近くで駆動する場合には、電力損失を考慮する必要があります。十分なPCB銅面積が放熱に役立ちます。
• 光学設計：20度の指向角は、ターゲットまたは受信機上で所望の照明パターンを達成するために、ハウジング設計に考慮する必要があります。
• 受信機のマッチング：最適なシステム性能と信号対雑音比を得るために、ピーク感度が850nm付近にあるシリコンフォトダイオードまたはフォトトランジスタとこのLEDを組み合わせてください。

8. 信頼性試験

デバイスは、様々なストレス下での長期性能を確保するために、包括的な信頼性試験を実施しています。試験は信頼水準90%、ロット許容不良率（LTPD）10%で実施されます。主要な試験には以下が含まれます：

• リフローはんだ付けシミュレーション (260°C)
• 温度サイクル (-40°C ～ +100°C)
• サーマルショック (-10°C ～ +100°C)
• 高温保管 (+100°C)
• 低温保管 (-40°C)
• DC動作寿命 (20mA、1000時間)
• 高温高湿動作寿命 (85°C/85% RH、1000時間)

環境試験の故障判定基準は、逆電流 (I_R)、放射強度 (I_e)、順電圧 (V_F) などの主要パラメータの変動に基づいています。

9. よくある質問 (FAQ)

9.1 直列抵抗はなぜ必要ですか？

赤外線LEDは非常に非線形で急峻な電流-電圧（I-V）特性を持っています。順電圧の小さな変化が電流の大きな変化を引き起こします。電流制限抵抗がない場合、LEDは典型的な電源（例：3.3Vや5V）から過剰な電流を引き込み、直ちに過熱して致命的な故障に至ります。抵抗は安定した動作点を設定します。

9.2 直列抵抗値はどのように計算しますか？

オームの法則を使用します：R = (V_supply- V_F) / I_F。例えば、5V電源、目標電流20mA、標準V_F1.45Vの場合：R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω。標準の180 Ω抵抗が適しています。電流が所望の限界を超えないことを保証するための保守的な設計では、常にデータシートの最大V_F(1.70V) を使用してください。

9.3 このLEDはデータ伝送に使用できますか？

はい、その高速な立ち上がり/立ち下がり時間（標準25ns/15ns）により、IrDAや単純なシリアル通信リンクなどの赤外線データ伝送システムにおける変調またはパルス動作に適しています。駆動回路はこれらの速度でスイッチングできる必要があります。

9.4 放射強度と出力の違いは何ですか？

放射強度（mW/srで測定）は、単位立体角あたりに放射される光パワーです。ビームがどれだけ集中しているかを記述します。全放射束（mW単位のパワー）は、全角度にわたる強度の積分になります。狭い20度ビームの場合、高い放射強度値は、指向性アプリケーションに適した明るく集中したビームを示します。

10. 動作原理

HIR26-21C/L423/TR8は、半導体発光ダイオードです。バンドギャップエネルギーを超える順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（GaAlAs製）で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。GaAlAs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、それが今度は発光のピーク波長を定義します—この場合は、赤外スペクトルの850nmです。ウォータークリアエポキシパッケージはレンズとして機能し、出力ビームを指定された20度の指向角に形成します。

11. 業界動向

850nmおよび940nm波長の赤外線LEDは、無数の電子システムにおける基本的な構成要素です。トレンドは、さらに小さなパッケージサイズ、より高い効率（電気ワット入力あたりのより多くの放射出力）、および統合の増加に向かっています。また、LiDAR、3Dセンシング、光通信における新興アプリケーションをサポートするために、より高速で動作できるデバイスへの需要も高まっています。コンパクトなサイズ、良好な性能、RoHS準拠を備えたHIR26-21C/L423/TR8は、信頼性の高い表面実装光源を必要とする従来および多くの現代のIRアプリケーションに対する確立されたソリューションを表しています。