サイドルーカー赤外線LED IR928-6C-F データシート - 2.54mmリード間隔 - 940nm波長 - 50mA電流 - 75mW電力 - 日本語技術文書

1. 製品概要

IR928-6C-Fは、高強度のサイド発光型赤外線発光ダイオード（LED）です。コンパクトな側面放射光源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。GaAsチップからの赤外線放射を部品の側面から放出できるよう、透明プラスチックパッケージに封止されています。このパッケージスタイルは、上面発光LEDが適さないスペース制約のある設計において特に有用です。

本デバイスの主な利点は、高い放射強度、低い順電圧、および高い信頼性です。鉛フリー（Pbフリー）で製造され、RoHS、EU REACH、およびハロゲンフリー物質規制（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）に準拠しています。標準的な2.54mmのリード間隔により、一般的なスルーホールPCBレイアウトとの互換性があります。

2. 技術仕様詳細

2.1 絶対最大定格

永久的な損傷を防ぐため、これらの限界を超えて動作させてはなりません。連続順電流（IF）定格は50 mAです。印加可能な最大逆電圧（VR）は5 Vです。動作周囲温度（Topr）範囲は-25°Cから+85°C、保管温度（Tstg）は-40°Cから+85°Cです。最大はんだ付け温度（Tsol）は260°Cで、5秒未満とします。周囲温度25°C以下の自由空気中での最大電力損失（Pd）は75 mWです。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、標準試験条件Ta=25°Cで規定されています。ピーク発光波長（λp）は典型的に940nmで、スペクトル帯域幅（Δλ）は50nmであり、近赤外スペクトルでの応用に適しています。順電圧（VF）は、順電流20mA時に典型的に1.25V、最大1.60Vであり、良好な電気効率を示しています。逆電流（IR）は、完全な5V逆バイアス時に最大10 µAです。指向角（2θ1/2）は20度であり、パッケージ側面から放射される比較的狭い赤外線ビームを定義しています。

重要なパラメータは光電流（IC(ON)）であり、これは指定条件下（IF=4mA、VCE=3.5V）で試験用フォトトランジスタに生成される光電流です。このパラメータは、LEDを異なる強度ランクにビニングするために使用されます。

3. ビニングシステムの説明

IR928-6C-Fは、IC(ON)として測定される放射強度に基づいて異なるランクに選別されます。これにより、最終アプリケーションでの性能の一貫性が確保されます。ビニングテーブルは、各ランクコードの最小値と最大値を提供します。例えば、ランク5-2のIC(ON)範囲は1053から1870 µAであるのに対し、ランク7-2の範囲は306から441 µAです。このビンテーブルは参考用であり、発注時に指定しない限り特定のビン出荷は保証されないことに注意することが重要です。設計者は、選択したランク内での出力の変動を考慮に入れる必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートには、回路設計と熱管理に不可欠ないくつかの代表的な特性曲線が含まれています。

4.1 順電流 vs. 周囲温度

このデレーティング曲線は、周囲温度が25°Cを超えて上昇するにつれて、最大許容連続順電流がどのように減少するかを示しています。これは、長期信頼性を確保し、熱暴走を防ぐために極めて重要です。

4.2 スペクトル分布

このグラフは、940nmピークを中心とした波長の関数としての相対放射強度を示しています。50nmの帯域幅が可視化され、放射される波長の広がりを示しています。

4.3 順電流 vs. 順電圧

IV曲線は、LEDを流れる電流とそれにかかる電圧の関係を示しています。これは非線形であり、ダイオードに典型的です。この曲線は、電流制限回路を設計するために必要です。

4.4 相対放射強度 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表し、パッケージ側面に垂直な中心軸から離れるにつれて放射される赤外線の強度がどのように低下するかを示しています。

5. 機械的・パッケージ情報

パッケージはサイドビュー、スルーホール設計です。アノードとカソードはパッケージ図面で明確に識別されています。詳細な寸法図が提供されており、特に指定がない限り、すべての単位はミリメートル、標準公差は±0.3mmです。リードは標準的な2.54mm（0.1インチ）間隔です。図面は、エポキシバルブからリードの曲げまたははんだ付けの任意の点までの推奨最小距離（3mm）など、重要な距離を指定しており、パッケージへの機械的および熱的ストレスを回避します。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 リード成形

リードははんだ付け前に成形する必要があります。曲げは、エポキシ樹脂バルブの底部から少なくとも3mm離れた場所で行う必要があります。リードフレームは曲げ中に確実に保持し、エポキシにストレスがかかるのを避けなければなりません。ストレスはLEDを破損したり内部のワイヤーボンディングを損傷したりする可能性があります。リードの切断は室温で行うべきです。

6.2 はんだ付けプロセス

手はんだ付けとディップ/波はんだ付けの両方のパラメータが規定されています。手はんだ付けの場合、はんだごて先温度最大300°C（最大30W）、はんだ付け時間最大3秒が推奨されます。波はんだ付けの場合、最大100°Cで最大60秒の予熱後、最大260°Cのはんだ浴で最大5秒が規定されています。いずれの場合も、はんだ接合部はエポキシバルブから少なくとも3mm離れている必要があります。波はんだ付けの推奨温度と時間の関係を示すはんだ付けプロファイル図が提供されています。はんだ付けは複数回行わないでください。はんだ付け後、LEDが室温に冷却されるまで機械的衝撃から保護する必要があります。

6.3 保管条件

出荷後、LEDは10-30°C、相対湿度（RH）70%以下の環境で最大3ヶ月間保管する必要があります。長期保管（最大1年）の場合は、窒素雰囲気の密閉容器に10-25°C、20-60% RHで保管する必要があります。元のパッケージを開封したら、デバイスは24時間以内またはできるだけ早く使用し、10-25°C、20-60% RHで保管してください。結露を防ぐため、高湿度での急激な温度変化は避けてください。

6.4 洗浄とESD

超音波洗浄はパッケージを損傷する可能性があるため推奨されません。デバイスは静電気放電（ESD）に敏感です。取り扱い中は、接地された作業台やリストストラップの使用など、適切なESD予防措置を強く推奨します。

6.5 熱管理

適切な熱設計が不可欠です。周囲温度が25°Cを超える場合、動作電流はデレーティング曲線に従って減額する必要があります。最終アプリケーションにおけるLED周辺の温度は、性能と信頼性を維持するために制御する必要があります。

7. 梱包および発注情報

標準梱包数量は、袋あたり1000個、箱あたり8袋、カートンあたり10箱で、カートンあたり合計80,000個です。ラベル仕様が提供されており、顧客部品番号（CPN）、部品番号（P/N）、数量（QTY）、ランク（CAT）、参照（REF）、ロット番号（LOT No.）などの梱包に印刷される情報の詳細が記載されています。

8. 応用提案

8.1 代表的な応用シナリオ

IR928-6C-Fは、コンパクトなサイド発光赤外線光源を必要とするアプリケーションに理想的です。一般的な用途には、サイド発光が表面からセンサーに反射する光学式コンピュータマウスが含まれます。また、光電スイッチ、物体検出システム、近接センサー、およびその特定の波長とフォームファクタが有利なさまざまな赤外線リモコンやデータ伝送システムにも使用されます。

8.2 設計上の考慮点

このLEDを使用して設計する際は、以下を考慮してください：機械的ストレスを避けるため、PCBの穴位置合わせがLEDリードと完全に一致することを確認します。順電圧と希望の動作電流（最大50mA以内）に基づいて適切な電流制限抵抗を実装します。予想される最大周囲温度に対して安全な動作電流を選択するためにデレーティング曲線を使用します。LEDのサイド発光面がターゲットまたはセンサーに向くように正しく配置します。受信回路（例：フォトトランジスタまたはフォトダイオード）の感度において、ビニングシステムで定義された強度変動を考慮に入れます。

9. 技術比較と差別化

IR928-6C-Fの主な差別化点は、標準的な赤外線LEDでは一般的ではないサイドルーキングパッケージ形状にあります。上面発光LEDと比較して、放射を水平方向に向ける必要がある場合に、より薄型の設置を可能にします。その940nm波長は一般的な標準であり、この範囲で高い感度を持つシリコンベースの光検出器との良好な互換性を提供します。比較的高い放射強度（そのビンで定義される）と狭い20度の指向角の組み合わせは、より広い指向角を持つLEDと比較して、より指向性の高いビームを提供し、整列システムでの信号強度を潜在的に増加させます。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: IC(ON)パラメータとビニングシステムの目的は何ですか？

A: IC(ON)は、標準化された試験条件下でのLEDの放射出力の尺度です。ビニングシステムは、類似した出力レベルのLEDをグループ化します。これにより、設計者はアプリケーションに適した一貫性レベルを選択できます。重要なアプリケーションでは、生産ロット内のすべてのユニットで均一な性能を確保するために、より狭いビン（例：6-1）を指定することがあります。

Q: リード曲げおよびはんだ付けの3mm距離がなぜそれほど重要ですか？

A: エポキシ樹脂バルブとチップからリードへの内部接続（ワイヤーボンディング）は、熱と機械的ストレスに敏感です。バルブに近すぎる場所に熱や力を加えると、エポキシを溶かしたり、ひび割れさせたり、繊細なワイヤーボンディングを破損したりし、LEDの即時または潜在的な故障につながる可能性があります。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: 推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。その順電圧には許容差があり、温度によって変化します。定電圧で駆動すると、電流が大きく制御不能に変動し、最大定格を超えてLEDを破壊する可能性があります。電流を設定するには、常に定電流ドライバまたは電圧源と直列の単純な抵抗を使用してください。

Q: 私のアプリケーションにとってPbフリーとハロゲンフリーは何を意味しますか？

A: これらは環境および規制適合に関する声明です。Pbフリーは、デバイスが鉛を含まず、RoHSなどの規制に準拠していることを意味します。ハロゲンフリーは、臭素（Br）と塩素（Cl）の含有量が非常に低いことを意味し、これらは一部の環境規制や、ハロゲン副生成物が問題となる可能性のある特定の高信頼性または高温アプリケーションにおいて懸念される物質です。

11. 実践的設計と使用事例

事例：物体検出センサー

単純なビーム遮断センサーでは、IR928-6C-Fを対向して配置されたフォトトランジスタとペアにすることができます。LEDは、例えば20mAの定電流で駆動されます。物体がLEDとフォトトランジスタの間を通過すると、940nm赤外線ビームが遮断されます。フォトトランジスタの出力が変化し、コンパレータやマイクロコントローラで検出してアクションをトリガーできます。サイド発光パッケージにより、LEDとセンサーの両方を同じPCB上に平らに実装し、その活性面を隙間を挟んで向かい合わせにすることができ、非常にコンパクトなセンサーアセンブリを作成できます。20度の指向角は、光を受信機に向けて集中させるのに役立ち、信号対雑音比を改善します。設計者は、所望の検知距離にわたって十分な信号強度がフォトトランジスタに到達することを保証するために、適切なIC(ON)ビンを選択する必要があります。

12. 動作原理

赤外線LEDは、半導体p-n接合ダイオードです。しきい値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体材料（この場合はガリウムヒ素、GaAs）の活性領域で再結合します。この再結合プロセスにより、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。940nmという特定の波長は、GaAs材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます。透明なエポキシパッケージはレンズとして機能し、放射光を部品側面から指定された20度の指向角に形成します。サイドルーカー設計は、半導体チップをパッケージ内に垂直に実装し、その発光面が側壁に向くようにすることで実現されています。

13. 業界動向と発展

サイド発光タイプを含む赤外線LEDのトレンドは、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）に向かっており、これにより電力消費と発熱が減少します。特に自動車および産業アプリケーション向けに、信頼性と寿命の向上も推進されています。小型化は進んでいますが、IR928-6C-Fのようなスルーホールパッケージは、試作、ホビー用途、および手作業組立やより高い機械的強度が必要とされるアプリケーションでは依然として人気があります。サイド発光IR LEDの表面実装デバイス（SMD）バージョンは、自動化された大量生産でより一般的になりつつあります。940nm波長は、シリコン検出器との良好な適合性と、かすかな赤色光を持つ可能性のある可視光や850nm赤外光と比較して相対的に不可視であることから、業界標準であり続けています。