209-3SURSYGW/S530-A3 バイカラーLEDランプ データシート - 3mm ラウンド - 電圧2.0V - ブリリアントレッド＆イエローグリーン

1. 製品概要

209-3SURSYGW/S530-A3は、単一の3mmラウンドパッケージ内に2つの半導体チップを内蔵したバイカラーLEDランプです。均一な光出力と広い視野角を提供するように設計されており、様々なインジケータやバックライト用途に適しています。このランプは、ブリリアントレッドとブリリアントイエローグリーンの2つの異なる色を発光する構成で提供されます。両チップにはAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン化物）材料技術が採用されています。パッケージは、バイカラーバージョン用のホワイトディフューズ樹脂タイプで、光を拡散させてより均一な外観を実現します。

本製品の中核的な利点は、長い動作寿命をもたらすソリッドステートの信頼性、集積回路との互換性を高める低消費電力、そしてRoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件などの主要な環境・安全規格への準拠です。その設計は、民生用電子機器やコンピュータ周辺機器での用途をターゲットとしています。

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。これらの条件下またはその近傍での動作は保証されません。

• 連続順方向電流 (IF): SUR（ブリリアントレッド）チップおよびSYG（ブリリアントイエローグリーン）チップともに 25 mA。
• ピーク順方向電流 (IFP): 両チップともに 60 mA、1 kHz、デューティサイクル1/10の条件下で許容されます。
• 逆電圧 (VR): 5 V。これを超えると接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 電力損失 (Pd): チップあたり 60 mW。これは周囲温度Ta=25°Cにおいてデバイスが放散できる最大電力です。
• 動作温度 (Topr): -40°C から +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で機能するように設計されています。
• 保存温度 (Tstg): -40°C から +100°C。
• はんだ付け温度 (Tsol): 最大5秒間 260°C、リフローはんだ付けプロファイルの許容範囲を定義します。

2.2 電気光学特性

これらは、特に断りのない限り、周囲温度(Ta)25°C、順方向電流(IF)20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 順方向電圧 (VF): 両色の代表値は2.0Vで、範囲は1.7V（最小）から2.4V（最大）です。この低電圧は低電力動作の鍵となります。
• 逆電流 (IR): VR=5V時、最大10 µA。良好な接合絶縁を示しています。
• 光度 (IV): SUR（レッド）チップの代表光度は50 mcdであるのに対し、SYG（イエローグリーン）チップの代表光度は20 mcdです。この差は、人間の目の比視感度応答とチップ材料に起因するものです。
• 視野角 (2θ1/2): 両色とも代表的な広い80度の半値角を有し、広い発光パターンを提供します。
• ピーク波長 (λp): SUR: 632 nm（レッド）、SYG: 575 nm（イエローグリーン）。
• 主波長 (λd): SUR: 624 nm、SYG: 573 nm。これは人間の目が知覚する色の単一波長です。
• スペクトル放射帯域幅 (Δλ): 両者とも約20 nmで、スペクトル純度を定義します。

注記: 順方向電圧（±0.1V）、光度（±10%）、主波長（±1.0nm）については測定不確かさが規定されています。

3. 性能曲線分析

3.1 SUR（ブリリアントレッド）チップ特性

提供される曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動に関する洞察を提供します。

• 相対強度 vs. 波長: 632 nm付近に鋭いピークを示し、赤色発光を確認できます。
• 指向性パターン: 80度の視野角に対応するランバート型に近い発光プロファイルを示しています。
• 順方向電流 vs. 順方向電圧 (IV曲線): 指数関数的な関係を示しており、定電流回路の設計に重要です。この曲線は代表的なターンオン電圧と動的抵抗を示しています。
• 相対強度 vs. 順方向電流: 光出力は電流とともに増加しますが、高電流では非線形性や飽和を示す可能性があり、適切な駆動条件の必要性を強調しています。
• 相対強度 vs. 周囲温度: 周囲温度が上昇すると光度が低下することを示しており、非放射再結合の増加によるLEDの一般的な特性です。
• 順方向電流 vs. 周囲温度: おそらく定電圧バイアス下での関係を示しており、電流に対する熱的影響を強調しています。

3.2 SYG（ブリリアントイエローグリーン）チップ特性

SYGチップについても同様の曲線が提供されており、波長固有のグラフに主な違いがあります。

• 相対強度 vs. 波長: ピークは約575 nmを中心としています。
• 色度座標 vs. 順方向電流: SYGチップのこのユニークな曲線は、知覚される色（色度座標）が駆動電流の変化に伴ってわずかにシフトする可能性があることを示しており、色が重要な用途において重要です。
• IV曲線、強度対電流、および温度依存性曲線は、SURチップと同様の傾向を示しますが、SYGの材料特性に固有の値を持ちます。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

LEDは標準的な3mmラウンドパッケージに収められています。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル単位です。
• フランジの高さは1.5mm（0.059インチ）未満でなければなりません。
• 特に指定がない限り、一般的な公差は±0.25mmが適用されます。
• 図面には、リード間隔、ボディ直径、全高が示されており、これはPCBフットプリント設計と機械的取り付けに重要です。

4.2 極性識別

パッケージには、カソード（負極）リード側にフランジまたはフラットサイドがあります。逆バイアスによる損傷を防ぐため、取り付け時には正しい極性を確認する必要があります。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

5.1 リード成形

• 曲げ加工は、エポキシボールの基部から少なくとも3mm離れた場所で行い、内部ダイおよびワイヤーボンドへのストレスを避ける必要があります。
• 成形ははんだ付け前 soldering.
• に実施してください。パッケージにストレスを加えないでください。PCBの穴はLEDリードと完全に一致させ、取り付け時のストレスを防止する必要があります。
• リードの切断は室温で行ってください。

5.2 保管条件

• 推奨保管条件：出荷後、温度30°C以下、相対湿度70%以下。
• 有効期限：これらの条件下で3ヶ月。長期保管（最大1年）の場合は、窒素雰囲気と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。
• 湿気の多い環境での急激な温度変化は、結露を防ぐために避けてください。

5.3 はんだ付けプロセス

はんだ接合部からエポキシボールまでの最小距離を3mm確保してください。

• 手はんだ: はんだごて先温度 最大300°C（30Wごて最大）。はんだ付け時間 最大3秒。
• フロー/ディップはんだ付け: 予熱温度 最大100°C（最大60秒）。はんだ浴温度 最大260°C、最大5秒間。
• 熱ストレスを管理するための、代表的な温度上昇、予熱、リフロー、冷却段階を示す推奨はんだ付けプロファイルグラフが提供されています。
• 高温時のリードへのストレスを避けてください。複数回のはんだ付けは行わないでください。

6. 梱包および注文情報

6.1 梱包仕様

LEDは、静電気放電（ESD）および環境湿度から保護するため、防湿・帯電防止材料で梱包されています。

• 梱包フロー: LEDは帯電防止バッグに入れられます。複数のバッグが内箱に入れられます。複数の内箱が外箱に梱包されます。
• 梱包数量: バッグあたり最小200個から1000個。内箱あたり4バッグ。外箱あたり10内箱。

6.2 ラベル説明

梱包ラベルには以下のコードが含まれます：

• CPN: 顧客部品番号。
• P/N: メーカー部品番号（例：209-3SURSYGW/S530-A3）。
• QTY: 梱包内の数量。
• CAT: 光度および順方向電圧のランク（ビニング情報）。
• HUE: 色ランク（波長ビニング）。
• REF: 順方向電圧リファレンス。
• LOT No: トレーサブルな製造ロット番号。

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

データシートに記載されている通り、主な用途は以下の通りです：

• テレビ（状態表示、バックライト）
• モニター（電源/動作表示灯）
• 電話機（回線状態、メッセージ待機表示）
• コンピュータ（ハードドライブ動作、電源表示）

バイカラー機能により、単一のコンポーネントフットプリントで二状態表示（例：スタンバイ/エラー時は赤、電源オン/正常時は緑）が可能です。

7.2 設計上の考慮事項

• 電流制限: 連続動作時には、絶対最大定格25mAを尊重し、順方向電流を20mA以下に制限するために、常に直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。
• 熱管理: 電力損失は低いですが、動作周囲温度が85°Cを超えないようにしてください。他の熱源の近くに配置するのは避けてください。
• ESD保護帯電防止材料で梱包されていますが、組立時には標準的なESD取り扱い予防策を遵守する必要があります。
• 光学設計: 広い視野角は直接視認に適しています。集光または導光が必要な場合は、外部レンズやライトパイプが必要になる場合があります。

8. 技術比較および差別化

この単一のデータシートでは他の型番との直接比較は提供されていませんが、本製品の主な差別化機能は以下のように推測できます：

• 3mmパッケージ内のデュアルチップ、バイカラー: 非常に一般的で小型のパッケージサイズに2つの機能（2色）を統合し、2つの別々のLEDを使用する場合と比較して基板スペースを節約します。
• マッチングチップ: 2つのチップは均一な光出力のためにマッチングされており、インジケータ用途における美的な一貫性にとって重要です。
• AlGaInP材料: 赤色と黄緑色の両方に、この材料は特定の色に関してGaAsPなどの旧来技術と比較して、一般的に高い効率と優れた温度安定性を提供します。
• 包括的な規格準拠: RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格を満たしており、世界市場向けの現代の電子機器製造には不可欠です。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

9.1 このLEDを25mAで連続駆動できますか？

連続順方向電流の絶対最大定格は25mAですが、電気光学特性は20mAで規定されています。信頼性の高い長期動作および供給電圧や温度の変動を考慮するため、代表的なテスト条件である20mA以下で動作させるのが標準的な設計慣行です。25mAで動作させると寿命が短縮され、熱ストレスが増加する可能性があります。

9.2 赤色と黄緑色のチップで光度が異なるのはなぜですか？

この差（代表値で50 mcd 対 20 mcd）は、主に2つの要因によるものです：それらの特定の波長で光を生成するAlGaInP材料の固有効率、および人間の目の感度（比視感度応答）。目は緑色光（約555 nm）に最も敏感です。黄緑色チップ（575 nm）は赤色チップ（632 nm）よりもこのピークに近いですが、材料効率と内部パッケージ光学系も、ミリカンデラで測定された最終的な光度に大きな役割を果たします。

9.3 回路設計のためにラベルのCATとHUEをどのように解釈すればよいですか？

CATは光度と順方向電圧の組み合わせビンを指します。HUEは波長（色）ビンを指します。複数のLED間で輝度や色の厳密な一貫性を必要とする用途では、同じCATおよびHUEビンからLEDを指定または選択する必要があります。非クリティカルなインジケータ用途では、これはそれほど重要ではないかもしれません。データシートには範囲（最小/代表/最大）が記載されています；ビンはこれらの範囲内の細分化を表します。

10. 設計および使用事例

シナリオ：ネットワークルーター用デュアルステートシステム状態インジケータ

設計者は、単一のLEDで2つの状態を表示する必要があります：点灯赤色でシステムエラー/起動中、点灯黄緑色で正常動作/オンライン。

• 部品選定: 209-3SURSYGW/S530-A3は、必要な2色を1つの3mmパッケージで提供するため理想的です。
• 回路図設計: このLEDには3本のリードがあります：コモンアノードかコモンカソードか？データシートでは2チップのバイカラーランプと説明されています。通常、このような3ピンパッケージは、両ダイの共通カソード（またはアノード）を持ち、各ダイのもう一方のリードが別々になっています。設計者は内部接続図（型番構成から暗示される）を確認し、直列抵抗（例：5V電源で約20mAを得るために150-200オーム）を備えたマイクロコントローラからの2つのGPIOピンを使用して、それに応じて駆動回路を設計する必要があります。
• PCBレイアウト: パッケージ寸法を使用してフットプリントを作成し、3mmの穴間隔と極性マーカー（フランジ）が正しく表現されていることを確認してください。はんだ付けガイドに従い、LEDボディからはんだパッドまで3mmのクリアランスを確保してください。
• ソフトウェア制御: 赤色を表示するには、（コモンカソードの場合）SURチップピンをハイに駆動し、SYGピンをローに保持します。黄緑色を表示するには、SYGチップピンをハイに駆動し、SURピンをローに保持します。特定の混合色効果が望まれる場合を除き（その場合は電流バランス調整が必要）、一度に1色のみを駆動するようにしてください。

11. 技術原理紹介

LEDは、半導体材料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。コアチップはAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン化物）で作られており、これはIII-V族化合物半導体です。

• 発光: チップのp-n接合に順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔が活性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、光子（光）の形でエネルギーを放出します。光の特定の波長（色）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定され、AlGaInP結晶格子中のアルミニウム、ガリウム、インジウムの比率を調整することによって注意深く設計されています。
• 色決定: SURチップでは、赤色光（約624-632 nm）に対応するエネルギーを持つ光子を生成するように組成が調整されています。SYGチップでは、わずかに異なる組成により、黄緑色光（約573-575 nm）の光子が得られます。
• パッケージ機能: エポキシ樹脂パッケージは複数の目的を果たします：脆弱な半導体ダイおよびワイヤーボンドを機械的および環境的損傷から封止・保護し、光出力ビームを形成するレンズとして機能し（80度の視野角を実現）、ホワイトディフューズバージョンでは、光を散乱させてより均一でまぶしくない外観を作り出す拡散粒子を含みます。

12. 業界動向と背景

この製品は、LED業界におけるいくつかの進行中のトレンドを反映しています：

• 機能増強を伴う小型化: 3mmラウンドのような標準的な小型パッケージに複数のチップ（バイカラー）を統合することで、設計者は基板スペースを増やすことなく機能を追加できます。
• 材料科学への焦点: 赤色と黄緑色の両方にAlGaInPを使用することは、従来の代替材料と比較してより優れた効率、輝度、熱安定性を提供する高性能材料システムへの移行を示しています。
• 厳格な環境規制準拠: RoHS、REACH、ハロゲンフリー準拠を明示的に記載することは、環境規制と消費者の需要によって推進され、世界的に販売される電子機器で使用される部品の基本的な要件となっています。
• 標準化と信頼性: 絶対最大定格、はんだ付けプロファイル、保管条件の詳細な仕様は、大量自動製造プロセスにおける部品の信頼性を確保するという業界の焦点を強調しています。広範な性能曲線の提供により、エンジニアは特定のアプリケーションにおけるLEDの挙動をより正確に予測することができます。

これは成熟した製品タイプですが、その設計とドキュメントは、信頼性が高く、規格に準拠し、仕様が明確なディスクリート光電子部品に対する現在の期待を体現しています。