IR26-61C/L746/R/TR8 サイドルック赤外線LED データシート - 1.6mm 円形 - 1.25V - 940nm - 100mW

1. 製品概要

IR26-61C/L746/R/TR8は、表面実装用途向けに設計された超小型サイドルック赤外線（IR）発光ダイオードです。このデバイスは、効率的な赤外線放射に最適化された球面レンズ付きのウォータークリアプラスチック製コンパクトな両端パッケージに収められています。そのスペクトル出力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に特化してマッチングされており、近接センシング、物体検出、信頼性の高いコンパクトなエミッタを必要とするその他のIRベースのシステムに理想的な光源です。

この部品の主な利点は、非常に小さなフォームファクタ、低い順方向電圧動作、および標準的なシリコン検出器との優れた互換性です。デバイスは、自動組立プロセスを容易にするため、7インチ径リールに巻かれた8mmテープ上で供給されます。RoHS、EU REACHを含む環境規格に準拠し、ハロゲンフリーです。

1.1 デバイス選択ガイド

デバイスは部品番号IR26-61C/L746/R/TR8で識別されます。赤外線を生成する一般的な半導体であるGaAlAs（ガリウムアルミニウムヒ素）チップ材料を採用しています。レンズはウォータークリアで、信号を減衰させる可能性のあるフィルタリングや色付けなしに、放射される赤外線の最大透過を可能にします。

2. 技術パラメータ詳細

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発生す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。

• 連続順方向電流（IF）：65 mA。これはLEDに連続的に流すことができる最大DC電流です。
• 逆電圧（VR）：5 V。これより高い逆バイアス電圧を印加すると、LED接合が破壊される可能性があります。
• 動作・保管温度（Topr, Tstg）：-40°C から +100°C。デバイスは広い産業用温度範囲に対応しています。
• はんだ付け温度（Tsol）：最大5秒間、260°C。これはピークリフロープロファイルの許容範囲を定義します。
• 電力損失（Pc）：周囲温度25°C以下で100 mW。これはパッケージ内で熱に変換できる総電気出力を制限します。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは周囲温度（Ta）25°Cで規定され、通常動作条件下でのデバイスの典型的な性能を定義します。

• 放射強度（IE）：単位立体角あたりに放射される光パワー。代表値は20mAで8.0 mW/sr、100mAのパルス動作（パルス幅≤100μs、デューティサイクル≤1%）では40.0 mW/srに達することができます。
• ピーク波長（λp）：940 nm。これはLEDが最も多くの光パワーを放射する波長であり、多くのシリコン系検出器のピーク感度と完全に一致しています。
• スペクトル帯域幅（Δλ）：30 nm（代表値）。これはピークを中心に放射される波長の範囲を示します。
• 順方向電圧（VF）：20mAで代表値1.25V、最大1.50V。100mA（パルス）では、代表値1.40V、最大1.90Vに上昇します。低いVFはシステム効率の向上に寄与します。
• 逆電流（IR）：逆バイアス5Vで最大10 μA。良好な接合品質を示しています。
• ビューイングアングル（2θ1/2）：20度。これは放射強度が最大値（軸上）の半分に低下する全角であり、比較的狭く指向性のあるビームを定義します。

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いくつかの特性曲線が含まれています。

3.1 順方向電流 vs. 周囲温度

このグラフは、周囲温度の上昇に伴う最大許容順方向電流のデレーティングを示しています。過熱を防止し信頼性を確保するため、25°Cを超えて動作する場合は順方向電流を低減する必要があります。曲線は通常、25°Cでの定格65mAから最大接合温度でゼロまで直線的に減少することを示しています。

3.2 スペクトル分布

スペクトル出力曲線は、波長全体での相対放射強度を示します。940nmのピークと約30nmの帯域幅を確認し、LED光源に一般的なガウス分布に近い形状を示します。

3.3 放射強度 vs. 順方向電流

このプロットは、駆動電流と光出力の関係を示しています。低電流領域では一般的に線形ですが、半導体内の熱的およびその他の非線形効果により、非常に高い電流では飽和や効率低下の兆候を示す可能性があります。

3.4 順方向電流 vs. 順方向電圧

IV特性曲線は回路設計に不可欠です。ダイオードに典型的な指数関数的関係を示します。20mAおよび100mAで規定されたVF値は、この曲線上の点です。設計者はこれを使用して、所定の電源電圧に対する必要な電流制限抵抗値を計算します。

3.5 相対放射強度 vs. 角度変位

この極座標プロットは、LEDの放射パターンまたはビームプロファイルを視覚的に定義します。20度ビューイングアングルのこのサイドルックデバイスでは、プロットは実装面に対して垂直に放射される光のローブを示し、±10度の半角の外側では強度が急激に低下します。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法と極性

LEDは1.6mm円形パッケージです。詳細な機械図面により、ボディ、リード、レンズの正確な寸法が提供されます。図面ではアノードとカソードが明確に識別されています。PCB組立時の適切な機械的および熱的接続を確保し、部品にかかるストレスを最小限に抑えるために、推奨はんだパッドパターン（ランドパターン）も提供されています。

4.2 キャリアテープおよびリール仕様

デバイスは自動実装用にパッケージングされています。キャリアテープ寸法（ポケットサイズ、ピッチなど）およびリール仕様（直径7インチ、1リールあたり1500個）は、標準的なピックアンドプレース装置との互換性を確保するために詳細に記載されています。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

5.1 重要な注意事項

• 過電流保護：外部の電流制限抵抗は必須です。LEDの指数関数的なIV特性は、電圧のわずかな増加が大きく破壊的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。
• 保管：デバイスは湿気に敏感（MSL）です。未開封の袋は≤30°C、≤90%RHで保管し、1年以内に使用する必要があります。開封後は、≤30°C/≤70%RHで保管した場合、168時間（7日）以内に部品を使用する必要があります。これらの制限を超える場合は、使用前に60±5°Cで少なくとも24時間ベーキングが必要です。

5.2 はんだ付け条件

• リフローはんだ付け：鉛フリー温度プロファイルが参照されています。プラスチックパッケージやワイヤボンドへの熱ダメージを避けるため、リフローは2回以上行わないでください。
• 手はんだ付け：必要な場合は、はんだごて先端温度を350°C以下で、端子ごとに最大3秒間使用してください。容量25W以下のごてを使用し、端子間には少なくとも2秒の冷却間隔を設けてください。
• 修理：はんだ付け後のリワークは避けてください。やむを得ない場合は、両方の端子を同時に加熱するダブルヘッドはんだごてを使用し、一方のパッドがはんだ付けされたままもう一方を持ち上げることで生じる機械的ストレスを防止する必要があります。

6. パッケージングおよび発注情報

最終的なパッケージングには、乾燥剤とともにリールをアルミ防湿バッグに密封することが含まれます。バッグのラベルには、トレーサビリティと使用のための重要な情報が含まれています：顧客部品番号（CPN）、メーカー部品番号（P/N）、数量（QTY）、性能ランク（CAT）、ピーク波長（HUE）、参照コード、ロット番号（LOT No.）、原産国。

7. アプリケーション提案

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このIR LEDは、赤外線応用システム向けに設計されています。その主な特性から、以下の用途に適しています：

• 近接・存在センシング：フォトトランジスタまたはフォトダイオードと組み合わせて、短距離内の物体の有無を検出します。
• 物体カウントおよびエッジ検出：自動化装置において、コンベア上のアイテムをカウントしたり、エッジを検出したりします。
• 光スイッチおよびエンコーダ：可動部品によって赤外線ビームが遮断され、デジタル信号が生成される用途です。
• 短距離データ伝送：シンプルなIR通信リンク（例：リモコン、IrDA）で使用されますが、狭いビームのため注意深いアライメントが必要な場合があります。

7.2 設計上の考慮事項

• 駆動回路：順方向電流を設定するために常に直列抵抗を使用してください。抵抗値は R = (Vcc - Vf) / If として計算します。ここで、Vccは電源電圧、Vfはデータシートからの順方向電圧（安全設計のため最大値を使用）、Ifは所望の順方向電流（例：20mA）です。
• 熱管理：最大定格電流付近での連続動作の場合は、LEDのパッドから熱を放散するPCBレイアウトの能力を考慮してください。
• 光学的アライメント：20度のビューイングアングルとサイドルックの向きは、IRビームが検出器に向けて正確に向けられるように、精密な機械設計を必要とします。
• 環境光耐性：センシングアプリケーションでは、特にIR成分を含む太陽光や蛍光灯などの光源からの環境光ノイズを除去するために、変調IR信号と受信機での同期検波の使用を検討してください。

8. 技術比較と差別化

標準的なトップエミッティングIR LEDと比較して、サイドルックパッケージは明確な機械的利点を提供します。IRビームをPCB表面と平行に放射できるため、エミッタと検出器を同じ平面上に配置し、ギャップを挟んで向かい合わせる必要があるスペース制約のあるアプリケーションでの光路設計を簡素化できます。直径1.6mmと低プロファイルは、利用可能なより小型のSMD IRエミッタの一つであり、小型化デバイスに適しています。GaAlAsチップ技術、940nm波長、クリアレンズの組み合わせにより、可視光遮断に使用されることがある着色（例：青や黒）エポキシレンズによる減衰なしに、シリコン検出器への高い効率と良好なマッチングを提供します。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 ウォータークリアレンズの目的は何ですか？

ウォータークリアレンズは、可視および赤外線スペクトル全体で吸収が最小限です。IR LEDの場合、これにより940nm赤外光のパッケージ外への透過が最大化されます。可視光をフィルタリングしませんが、チップはほぼ排他的にIRで発光するため、いずれにせよ可視光はほとんど生成されません。

9.2 このLEDを100mAで連続駆動できますか？

できません。放射強度の100mA定格は、過度の加熱を防ぐためにパルス条件（パルス幅≤100μs、デューティサイクル≤1%）で規定されています。最大連続順方向電流（IF）は25°Cで65 mAであり、関連する曲線に示すように、より高い周囲温度ではデレーティングする必要があります。

9.3 バッグを開封後の保管時間がなぜそんなに短いのですか？

SMD部品のプラスチックパッケージは空気中の湿気を吸収する可能性があります。高温はんだ付け（リフロー）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、デバイスを破壊する可能性があります。168時間のフロアライフは、部品が特定レベルの環境湿度に曝露された後、再ベーキングを必要とする前に耐えられるように定格された期間です。

9.4 アノードとカソードをどのように識別しますか？

データシートのパッケージ図に物理的な識別方法が示されています。通常、一方のリードに印（例：切り欠き、緑の点、またはより長いリード）が付けられているか、内部反射板の形状が非対称である可能性があります。図面は、どちら側がアノードとカソードに対応するかを明確に示します。

10. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：プリンタ用紙検出センサの設計。

実装：IR26-61C/L746/R/TR8は紙通路の片側に実装され、反対側に対向するマッチングシリコンフォトトランジスタに向けられます。両方ともサイドルックであるため、ビームはギャップを水平に横切ります。紙がない場合、IRビームは検出器に到達し、高い信号を生成します。紙が通過すると、ビームを遮断し、検出器信号が低下します。20度の狭いビームは、センサが紙通路内の物体にのみ応答し、迷光反射の影響を受けにくくするのに役立ちます。マイクロコントローラは抵抗によって設定された20mA電流でLEDを駆動し、フォトトランジスタのコレクタからのアナログ電圧を読み取って紙の有無を判断します。

主要計算：5V電源を使用し、20mAでの最大Vfを1.5Vと仮定すると、直列抵抗値は R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175 オームです。標準的な180オーム抵抗が使用され、約19.4mAの電流が流れます。

11. 動作原理

赤外線発光ダイオード（IR LED）は、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。順方向電圧が印加されると、n型材料からの電子とp型材料からの正孔が接合領域に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合すると、エネルギーを放出します。このLEDで使用されているGaAlAs材料では、このエネルギーは主に赤外線スペクトル、具体的には約940ナノメートルの光子として放出されます。サイドルックパッケージには、放射光を指定されたビューイングアングルで指向性ビームに形成する成形エポキシレンズが組み込まれており、アライメントされたシステムでの結合効率を向上させます。

12. 技術トレンド

赤外線オプトエレクトロニクスの分野は進化を続けています。IR26-61C/L746/R/TR8のような部品に関連するトレンドには以下が含まれます：

• 小型化の進展：民生電子機器（スマートフォン、ウェアラブル）におけるより小型のセンサへの継続的な需要が、さらにコンパクトなIRエミッタパッケージの開発を推進しています。
• 高効率化：半導体エピタキシーおよびチップ設計の進歩により、同じ電気入力に対してより多くの光パワー（放射強度）を生成することが目指されており、システムのバッテリ寿命と信号対雑音比が向上しています。
• 統合化：IRエミッタ、検出器、そして時には制御ロジックを単一のモジュールまたはパッケージに統合する傾向があり、エンドカスタマーの設計と組立を簡素化しています。
• 波長の多様化：940nmが標準である一方、850nm（かすかに赤く光って見えることが多い）や1050nmなどの他の波長は、異なる材料透過性や環境光除去特性を必要とする特定のアプリケーションに使用されます。