LTR-S951-TB 赤外線エミッタ・ディテクタ データシート - サイドビュー実装 - Vce 30V - 技術文書

1. 製品概要

LTR-S951-TBは、エミッタとディテクタを単一のコンパクトなサイドビュー型パッケージ内に統合した、個別型赤外線（IR）コンポーネントです。このデバイスは、赤外光を用いた非接触センシングまたは検出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。主な機能は、エミッタが赤外線を放射し、ディテクタ（本デバイスではフォトトランジスタ）が入射するIR光に応答してコレクタ電流を変調することです。その中核的な利点には、スペースを節約するサイドビュー形状、自動実装プロセスとの互換性、および赤外線リフローはんだ付けに適した設計が含まれ、大量のPCB製造に理想的です。ターゲット市場は、民生電子機器、産業オートメーション、セキュリティシステム、およびリモートコントロールや近接センシングの原理を利用するあらゆるアプリケーションを網羅しています。

2. 技術パラメータの詳細解釈

2.1 絶対最大定格

本デバイスの最大許容損失は、周囲温度（TA）25°Cにおいて100 mWです。コレクタ-エミッタ間電圧（V_CE）は30 Vを超えてはならず、エミッタ-コレクタ間電圧（V_EC）は5 Vを超えてはなりません。これらの定格は、永久的な損傷が発生する可能性のある絶対的な限界を定義します。動作温度範囲は-40°Cから+85°C、より広い保管温度範囲は-55°Cから+100°Cと規定されており、様々な環境条件下での信頼性を確保しています。また、本コンポーネントは、ピーク温度260°Cで最大10秒間の赤外線リフローはんだ付けに耐える定格となっています。

2.2 電気的・光学的特性

主要な電気的パラメータはTA=25°Cで定義されています。コレクタ-エミッタ間降伏電圧（V_(BR)CEO）は最小30Vで、逆電流（I_R）100µA、照度（E_e=0）なしの条件下で測定されます。コレクタ暗電流（I_CEO）は、光がない場合のリーク電流であり、V_CE=20Vにおいて最大値100 nAです。この低い暗電流は、センシングアプリケーションで高い信号対雑音比（SN比）を達成するために重要です。オン状態コレクタ電流（I_C(ON)）は、フォトトランジスタのIR光への応答を示し、V_CE=5V、940nm光源からの照度0.5 mW/cm²で照射された場合、代表値は5.5 mAです。スイッチング速度は、立ち上がり時間と立ち下がり時間（t_r, t_f）で特徴付けられ、V_CE=5V、I_C=1mA、R_L=1kΩという指定された試験条件下で、代表値は15 µsです。この速度は、多くのリモコンやデータ伝送プロトコルに十分対応可能です。

3. 性能曲線分析

データシートには、回路設計に不可欠な代表的な特性曲線が含まれています。これらの曲線は、様々な条件下での主要パラメータ間の関係をグラフィカルに表しています。提供された本文では具体的なプロットは詳細に記述されていませんが、そのような曲線には通常、異なる照度レベルにおけるコレクタ電流（I_C）とコレクタ-エミッタ間電圧（V_CE）の関係を示すフォトトランジスタの出力特性が含まれます。もう一つの一般的な曲線は、固定V_eにおけるコレクタ電流と照度（E_CE）の関係を示すもので、デバイスの感度を説明します。これらのグラフにより、設計者は特定のアプリケーションにおけるコンポーネントの動作を予測し、回路がフォトトランジスタ性能の線形かつ安全な領域内で動作することを確保できます。

4. 機械的仕様およびパッケージ情報

LTR-S951-TBは、黒色のドームレンズを備えたサイドビュー型パッケージを採用しています。詳細な外形寸法はデータシートに記載されており、すべての寸法はミリメートル単位です。特に指定がない限り、公差は通常±0.1 mmです。サイドビュー設計により、IRビームをPCB表面と平行にすることができ、エッジセンシングアプリケーションや垂直方向のスペースが制限されている場合に有用です。本パッケージは自動実装装置との互換性を考慮して設計されており、効率的な組立を容易にします。別のセクションでは、PCB設計のための推奨はんだパッドレイアウト寸法と、自動ハンドリングで使用されるテープ&リール形式のパッケージ寸法が提供されています。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

5.1 保管条件

乾燥剤入りの未開封の防湿包装の場合、デバイスは温度30°C以下、相対湿度（RH）90%以下で保管し、1年以内に使用する必要があります。原包装を開封した後は、保管環境が30°Cまたは60% RHを超えてはなりません。原包装から取り出した部品は、1週間以内にIRリフローはんだ付けを行うことが推奨されます。原包装袋の外で長期間保管する場合は、乾燥剤を入れた密閉容器内または窒素雰囲気中で保管してください。無包装で1週間以上保管した場合は、はんだ付け前に約60°Cで少なくとも20時間のベーキングを行い、吸収した湿気を除去し、リフロー中のポップコーン現象を防止する必要があります。

5.2 はんだ付けプロセス

本デバイスは赤外線リフローはんだ付けプロセスに対応しています。推奨条件には、150–200°Cの予熱ゾーン、最大120秒までの予熱時間、260°Cを超えないピーク温度、および260°C以上の時間を最大10秒までに制限することが含まれます。リフローは最大2回まで実行可能です。はんだごてによる手はんだ付けの場合、先端温度は300°Cを超えてはならず、リードごとはんだ付け時間は3秒以内に制限する必要があります。データシートはプロセス設定の基礎としてJEDEC標準プロファイルを参照しており、はんだペーストメーカーの仕様に従い、ボード固有の特性評価を行う必要性を強調しています。

5.3 洗浄

はんだ付け後の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のみを使用してください。パッケージやレンズ材料への損傷を防ぐため、強力または侵襲性のある化学洗浄剤の使用は避けてください。

6. 包装および発注情報

本コンポーネントは、EIA標準に準拠した13インチ径リール上の8mmテープで供給されます。各リールには9000個が収納されています。テープ&リール仕様はANSI/EIA 481-1-A-1994に従います。この包装は、高速自動実装機との互換性を確保します。注意事項として、空の部品ポケットはカバーテープで密封されており、リール上で連続して最大2個までの部品欠品が許容されることが規定されています。

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シナリオ

LTR-S951-TBは、リモコンシステムの赤外線受信機、PCB実装型近接または物体検出センサー、基本的なIR無線データ伝送リンクなどのアプリケーションに適しています。サイドビュー型パッケージであるため、デバイスの端部やスロットに沿った物体の検知に特に有用です。

7.2 駆動回路設計

フォトトランジスタディテクタは電流出力デバイスです。代表的なアプリケーション回路では、コレクタと電源電圧（V_L）の間に負荷抵抗（R_CC）を接続し、エミッタをグランドに接続します。出力信号はコレクタノードから取り出します。R_Lの値は、ゲイン、帯域幅、および出力電圧振幅に影響を与えます。データシートではR_L=1kΩを使用した試験条件が提供されています。IRエミッタ（能動的に駆動する場合）については、順方向電圧（V_f）がデバイス間でばらつく可能性があるため、均一な強度を確保し、電流の偏りを防ぐために、各LEDに直列の電流制限抵抗を使用することが極めて重要です。個別の抵抗なしでLEDを並列に駆動することは推奨されません。

7.3 設計上の考慮事項

設計者は、デバイスの指向角（ドームレンズによって暗示される）、940nm波長に対する感度、およびアプリケーションのデータレートに対するスイッチング速度を考慮する必要があります。環境光耐性が懸念される場合があります。黒色レンズは役立ちますが、高環境光環境では、IR光源の光学的フィルタリングまたは変調が必要になる可能性があります。PCB上への配置は、機械的外形および推奨パッド寸法に合わせる必要があり、適切なはんだ付けとセンシングのための位置合わせを確保します。

8. 注意事項および信頼性に関する注記

本製品は標準的な電子機器向けです。故障が生命や健康に危険を及ぼす可能性のある、例外的な信頼性を必要とするアプリケーション（医療、航空、輸送など）では、特別な協議と認定が必要です。仕様および製品外観は、製品改良のため予告なく変更される場合があります。

9. 動作原理

本デバイスは、半導体における光電効果の原理に基づいて動作します。赤外線エミッタは通常、順方向バイアスをかけると約940nmのピーク波長で光子を放出する、ガリウムヒ素（GaAs）または類似材料の発光ダイオード（LED）です。ディテクタはシリコンフォトトランジスタです。エミッタ（または他のIR光源）からの光子がフォトトランジスタのベース領域に衝突すると、電子-正孔対が生成されます。この光生成電流はベース電流として作用し、トランジスタの電流増幅率（β）によって増幅され、はるかに大きなコレクタ電流となります。IR光に応答したこのコレクタ電流の変化が、基本的なセンシングメカニズムです。統合パッケージは、物体が発光をディテクタに反射する反射型センシングモードのために、エミッタとディテクタを光学的に位置合わせています。