LEDランプ 313-2SUBC/C470/S400-A4 データシート - 青色 - 順電圧3.4V - 動作電流20mA - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、313-2SUBC/C470/S400-A4 LEDランプの完全な技術仕様を提供します。この部品は、信頼性と堅牢な性能を必要とする用途向けに設計された高輝度青色発光ダイオードです。RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー規格を含む主要な環境規制に準拠しており、厳格な材料要件を持つ現代の電子設計への適合性を保証します。

このLEDは、自動組立プロセス用のテープ＆リールで提供され、様々な視野角オプションで異なるアプリケーションのニーズに対応します。その主な設計目標は、標準的なランプパッケージフォーマットでより高い光度を実現することです。

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある限界値を定義します。これらの値は周囲温度（Ta）25℃で規定されています。

• 連続順電流（IF）：25 mA。これは連続的に印加可能な最大DC電流です。
• ピーク順電流（IFP）：100 mA。これは、1kHz、デューティサイクル1/10のパルス条件下でのみ許容されます。
• 逆電圧（VR）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、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）：120 mW。これはデバイスが放散できる最大電力です。
• 動作温度（Topr）：-40 ～ +85 ℃。デバイスが機能するように設計された温度範囲です。
• 保存温度（Tstg）：-40 ～ +100 ℃。
• はんだ付け温度（Tsol）：260℃で5秒間。これは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

電気光学特性は、標準試験条件（Ta=25℃、IF=20mA）で測定され、デバイスの代表的な性能を示します。

• 光度（Iv）：630（最小）、1000（代表値） mcd。これは青色光の知覚される明るさの尺度です。測定不確かさは±10%です。
• 視野角（2θ1/2）：20°（代表値）。これは光度が最大値の半分に低下する角度幅を定義します。
• ピーク波長（λp）：468 nm（代表値）。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長（λd）：470 nm（代表値）。人間の目が知覚する単一波長で、不確かさは±1.0 nmです。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：35 nm（代表値）。発光のスペクトル幅です。
• 順電圧（VF）：3.4（代表値）、4.0（最大） V。20mAで動作時のLED両端の電圧降下で、不確かさは±0.1Vです。
• 逆電流（IR）：50 μA（最大） at VR=5V。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。

3. ビニングシステムの説明

本製品は、主要な光学・電気パラメータに基づいてユニットを分類するビニングシステムを採用しており、エンドユーザーへの一貫性を保証します。包装のラベルはこれらのビンを表示します：

• CAT：光度のランク。測定されたIv出力に基づいてLEDをグループ分けします。
• HUE：主波長のランク。色の一貫性を保証するために、λdに基づいてLEDをグループ分けします。
• REF：順電圧のランク。一貫した電流駆動のための回路設計を支援するために、VFに基づいてLEDをグループ分けします。

このシステムにより、設計者はアプリケーションの特定の要件に合致するLEDを選択することができ、特に色や明るさの均一性が重要な用途で重要です。

4. 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動作を示すいくつかの特性曲線が含まれています。

4.1 相対強度 vs. 波長

この曲線は、発光する青色光のスペクトルパワー分布を示し、468-470 nmを中心とし、代表的な帯域幅は35 nmです。LED出力の単色性を確認できます。

4.2 指向性パターン

指向性プロットは20度の視野角を視覚化し、観測角度が中心軸（0度）から離れるにつれて光度がどのように減少するかを示します。

4.3 順電流 vs. 順電圧（IV曲線）

この基本曲線は、半導体ダイオードにおける電流（I）と電圧（V）の指数関数的関係を示します。20mAにおける代表的な順電圧3.4Vが明確に示されています。この曲線は電流制限回路の設計に不可欠です。

4.4 相対強度 vs. 順電流

この曲線は、光出力（相対強度）が順電流とともに増加することを示しています。ただし、過熱や加速劣化を防ぐために、動作は絶対最大定格（25mA連続）内に留める必要があります。

4.5 温度依存性曲線

2つの主要な曲線が周囲温度（Ta）の影響を示します：
相対強度 vs. 周囲温度：接合温度が上昇すると、光出力は一般的に減少することを示します。これは、高出力または高周囲温度アプリケーションにおける熱管理の重要な考慮事項です。
順電流 vs. 周囲温度：順電圧特性が温度とともにどのようにシフトするかを示し、定電圧源で駆動される場合に流れる電流に影響を与える可能性があります。

5. 機械的・パッケージ情報

このLEDは、2本のリードを備えた標準的なランプスタイルのパッケージを使用しています。パッケージ図面は、PCBフットプリント設計と機械的統合のための重要な寸法を提供します。

• すべての寸法はミリメートルで提供されます。
• 重要な仕様として、フランジの高さは1.5mm（0.059"）未満でなければなりません。
• 特に指定がない限り、寸法の標準公差は±0.25mmです。
• 図面は、取り付け時の正しい極性のために、カソード（通常は短いリードまたはレンズの平らな側面）を明確に示しています。

これらの寸法を遵守することは、自動組立での適切な配置と、LEDがPCB上に正しく設置されることを保証するために重要です。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは、デバイスの信頼性と性能を維持するために不可欠です。

6.1 リード成形

• 曲げは、内部ダイとワイヤボンディングへのストレスを避けるために、エポキシボールの基部から少なくとも3mm離れた場所で行う必要があります。
• 成形ははんだ付け前 soldering.
• に行う必要があります。リードは室温で切断してください。
• PCBの穴はLEDリードと完全に一致させ、取り付けストレスを避ける必要があります。

6.2 保管

• 推奨保管条件：温度 ≤ 30℃、相対湿度 ≤ 70%。
• 出荷後の保管寿命：上記条件下で3ヶ月。
• 長期保管（最大1年）の場合は、窒素と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。
• 開封後は、湿気吸収を防ぐために24時間以内に使用してください。
• 結露を防ぐために、湿気の多い環境での急激な温度変化を避けてください。

6.3 はんだ付けプロセス

重要なルール：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℃（はんだごて最大30W）。
リードあたりのはんだ付け時間：最大3秒。

ウェーブ（DIP）はんだ付け：
予熱温度：最大100℃（最大60秒）。
はんだ浴温度＆時間：最大260℃、最大5秒。
推奨はんだ付け温度プロファイルが提供されており、制御された立ち上がり、液相線以上の規定時間、制御された冷却が強調されています。

重要な注意事項：
高温作業中にリードにストレスをかけないでください。
はんだ付け（ディップまたは手はんだ）は1回のみとし、複数回行わないでください。
はんだ付け後、室温に冷却されるまでLEDを機械的衝撃から保護してください。
信頼性のあるはんだ接合が得られる最低限の温度を使用してください。

6.4 洗浄

• 必要に応じて、室温のイソプロピルアルコールで最大1分間のみ洗浄してください。
• 使用前に室温で乾燥させてください。
• 超音波洗浄は一般的には推奨されません。絶対に必要な場合は、出力、周波数、組立条件に依存するため、損傷が発生しないことを確認するための広範な事前評価が必要です。

7. 包装および発注情報

7.1 包装仕様

LEDは、静電気放電（ESD）と湿気による損傷を防ぐために包装されています：
1. LEDは静電気防止バッグに入れられます。
2. バッグは内箱に詰められます。
3. 内箱は外箱に詰められます。

包装数量：
バッグあたり200～500個。
内箱あたり5バッグ。
外箱あたり10内箱。

7.2 ラベル説明

包装ラベルには以下が含まれます：
CPN：顧客部品番号。
P/N：メーカー部品番号（例：313-2SUBC/C470/S400-A4）。
QTY：包装内の数量。
CAT/HUE/REF：それぞれ、光度、主波長、順電圧のビニングコード。
LOT No：トレーサブルな製造ロット番号。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

その高輝度と青色に基づき、このLEDは以下に適しています：
•状態表示：民生用および産業用電子機器の電源投入、スタンバイ、または機能作動表示。
•バックライト：データシートに記載されているように、モニター、テレビ、電話などの機器における小型LCDディスプレイ、キーパッド、または装飾照明用。
•パネル照明：スイッチ、制御パネル、または計器の照明。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して順電流を所望の値（例：代表的な明るさの場合は20mA）に制限し、電圧源に直接接続しないでください。
• 熱管理：電力損失は低い（最大120mW）ですが、複数のLEDを使用する場合や周囲温度が高い場合は、効率が温度とともに低下するため、十分な換気を確保してください。
• PCBレイアウト：パッケージ寸法を正確に守ってください。PCBの極性マーキングがLEDのカソードと一致することを確認してください。
• ESD保護：高度に敏感とは明示されていませんが、組立時には半導体に対する標準的なESD取り扱い予防措置を推奨します。

9. 技術比較と差別化

データシートに基づくこのLEDの主要な差別化機能は以下の通りです：
1. 高輝度：20mAで代表的な光度1000 mcdは、標準ランプパッケージの青色LEDとしては顕著です。
2. 環境適合性：RoHS、REACH、ハロゲンフリー規格に完全準拠しており、厳格な環境規制を持つ世界市場に適しています。
3. 堅牢な構造：信頼性のために設計され、長寿命を保証するはんだ付けと取り扱いの明確なガイドラインがあります。
4. ビニング：輝度、波長、電圧のビン提供により、均一性を必要とするアプリケーションでより厳密な設計制御が可能になります。

非ビニングまたは低輝度のLEDと比較して、この部品はこれらの要因が重要なアプリケーションにおいて、より良い一貫性と性能を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？
A: できません。連続順電流の絶対最大定格は25mAです。この定格を超えると、過熱と加速劣化による永久的な損傷のリスクがあります。より高い輝度が必要な場合は、より高い電流定格のLEDを選択してください。

Q: 5V電源で使用する場合、抵抗値はいくつにすべきですか？
A: オームの法則を使用します：R = (電源電圧 - Vf) / If。代表的なVfが3.4V、目標Ifが20mAの場合：R = (5 - 3.4) / 0.02 = 80オーム。最大Vf（4.0V）を使用して最小安全抵抗値を計算します：R_min = (5 - 4.0) / 0.02 = 50オーム。68オームや75オームなどの標準値が適切で、低VfのLEDでも電流が20mA以下に保たれます。

Q: なぜ視野角は20度しかないのですか？
A: 20度の視野角は、この特定のLEDの設計特性であり、エポキシレンズの形状によって実現されています。光をより狭いビームに集中させ、より高い軸上光度（mcd）をもたらします。より広い照明が必要な場合は、より広い視野角（例：60°や120°）のLEDが必要です。

Q: 温度は性能にどのように影響しますか？
A: 曲線に示されているように、周囲温度の上昇は光出力の減少と順電圧のシフトを引き起こします。安定した動作、特に高温環境では、適切な熱設計（例：PCBの銅面積、換気）および駆動回路における温度補償を考慮する必要があります。

11. 実用的な使用例

シナリオ：ネットワークルーターの状態表示パネルの設計。
パネルには、WANアクティブ状態を示す明るく鮮明な青色LEDが必要です。対称性のために4つの同一LEDが必要です。

設計手順：
1. 選択：高輝度（代表値1000 mcd）と青色のため、313-2SUBC/C470/S400-A4が選択されます。
2. 回路設計：ルーターの内部ロジック電源は3.3Vです。代表的なVfが3.4Vであるため、3.3Vは必要なVfよりも低く、直接駆動できません。したがって、>4.0Vの電圧を生成するための単純なチャージポンプまたはブースト回路が必要か、より低いVfの代替LEDを選択する必要があります。これは、設計の初期段階で電源電圧と順電圧を確認することの重要性を強調しています。
3. PCBレイアウト：パッケージ図面を使用してフットプリントを作成します。PCBのシルクスクリーンに極性マーカー（例：カソード用の正方形パッド）を追加します。
4. 組立：LEDはテープ＆リールで発注されます。ピックアンドプレースマシンは、フットプリントからの正しい重心座標でプログラムされます。リフローはんだ付けプロファイルは、推奨される260℃ピーク5秒に従います。
5. ビニング：4つのLEDすべてが同一の色と明るさを持つことを保証するために、同じHUEおよびCATビンからのユニットを要求して発注します。

12. 動作原理の紹介

このLEDは半導体光源です。そのコアは、デバイス選択ガイドに示されているように、InGaN（窒化インジウムガリウム）材料で作られたチップです。ダイオードの閾値（約3.4V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体接合の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。InGaN合金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波長（色）を決定します—この場合は青色（〜470 nm）。エポキシ樹脂パッケージは、繊細な半導体チップを保護し、光出力ビームを形成するレンズとして機能し（20°の視野角を作り出し）、光透過を最大化するために水色透明に配合されています。

13. 技術トレンドと背景

InGaN技術に基づく青色LEDは、固体照明における重要な進歩を表しています。効率的な青色LEDの開発は大きな科学的成果であり、白色LED（青色と黄色蛍光体の組み合わせによる）およびフルカラーRGBディスプレイの作成を可能にしました。この特定の部品は、この技術の成熟した、商業的に最適化されたバージョンを例示しています。現在のLED開発のトレンドは、効率（ルーメン/ワット）の向上、白色光の演色性指数（CRI）の改善、より高い電力密度の達成、およびさらなる小型化に焦点を当てています。これは標準的なランプパッケージですが、業界はより良い熱性能と自動組立のために、2835や3030のような表面実装デバイス（SMD）パッケージへとますます移行しています。このデータシートで強調されている環境適合性（RoHS、ハロゲンフリー）は現在標準要件であり、電子産業の持続可能性と材料安全性への焦点を反映しています。