LEDランプ 1254-10SURD/S530-A3 仕様書 - ブリリアントレッド - 20mA - 400mcd - 30°視野角 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本ドキュメントは、高輝度ブリリアントレッドLEDランプの完全な技術仕様を提供します。本デバイスは、優れた発光出力と信頼性を要求するアプリケーション向けに設計されたシリーズの一部です。AlGaInPチップ技術を採用し、赤色拡散樹脂で封止されており、鮮明なブリリアントレッドの発光を実現します。本製品は、堅牢性と、鉛フリー、RoHS準拠、EU REACH準拠、ハロゲンフリー要件（Br<900 ppm、Cl<900 ppm、Br+Cl<1500 ppm）を含む現代の環境・安全基準への適合に重点を置いて設計されています。自動組立プロセス向けにテープ＆リール包装で提供されます。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDの主な利点は、高輝度（標準400 mcd）と信頼性の高い堅牢な構造を兼ね備えている点です。様々な視野角（本特定バリアントは30°半値角）が用意されており、設計者はアプリケーションに最適なビームパターンを選択できます。国際的な環境指令への準拠により、グローバル市場に適しています。主なターゲットアプリケーションは、テレビ、コンピュータモニター、電話機、インジケータやバックライト機能を必要とする一般的なコンピューティング機器などの民生電子機器です。

2. 技術パラメータ詳細解説

このセクションでは、データシートに定義されたデバイスの主要な技術パラメータについて、客観的かつ詳細な分析を提供します。

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生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらは通常動作条件ではありません。

• 連続順方向電流（I_F)）：25 mA。この電流を連続して超えると過剰な熱が発生し、LEDの寿命を低下させ、最悪の場合破壊的故障を引き起こす可能性があります。
• ピーク順方向電流（I_FP)）：60 mA（デューティサイクル1/10、1 kHz時）。この定格により、より高い電流の短いパルスが可能となり、マルチプレクシングやPWM調光方式に有用ですが、平均電流は連続定格内に留める必要があります。
• 逆電圧（V_R)）：5 V。LEDは逆方向降伏電圧が非常に低いです。5Vを超える逆電圧を印加すると、接合部が即座に不可逆的に破壊される可能性があります。
• 電力損失（P_d)）：60 mW。これは、周囲温度（T_a）25°Cにおいて、パッケージが熱として放散できる最大電力です。実際に使用可能な放散量は、周囲温度の上昇とともに減少します。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +100°C（保管）。これらの範囲は、デバイスが使用時および非動作時に耐えられる環境条件を定義します。
• はんだ付け温度：260°C、5秒間。これは、エポキシパッケージや内部ワイヤボンドへの熱ダメージを避けるための、フローまたはリフローはんだ付けプロセスにおいて重要です。

2.2 電気光学特性

これらの特性は、標準試験条件（T_a=25°C、I_F=20mA）で測定され、デバイスの性能を定義します。

• 光度（I_v)）：250 mcd（最小）、400 mcd（標準）。これは輝度の主要な尺度です。標準値400 mcdは、標準LEDランプとしては非常に明るい出力を示しています。設計者は、最悪ケースの輝度計算には最小値を使用すべきです。
• 視野角（2θ_1/2)）：30°（標準）。これは、光度がピーク値の半分に低下する全角です。30°の角度は比較的絞られたビームを生成し、指向性インジケータに適しています。
• ピーク波長（λ_p)）：632 nm（標準）。スペクトル放射が最も強い波長です。ブリリアントレッドの場合、これはスペクトルの赤色/橙色の上部領域に位置します。
• 主波長（λ_d)）：624 nm（標準）。これは、LEDの光の色と一致する、人間の目が知覚する単一波長です。色指定のための重要なパラメータです。
• 順方向電圧（V_F)）：20mA時、1.7V（最小）、2.0V（標準）、2.4V（最大）。これは、LEDが動作時の両端の電圧降下です。定電流回路の設計に極めて重要です。ドライバは最大V_Fを扱える必要があり、適切な電流制御を保証します。
• 逆電流（I_R)）：V_R=5V時、10 μA（最大）。これは、ダイオードが最大定格内で逆バイアスされたときの小さなリーク電流です。

測定不確かさ：データシートは測定の特定の許容差を記載しています：V_Fに対して±0.1V、I_vに対して±10%、λ_dに対して±1.0nm。これらは高精度アプリケーションでは考慮する必要があります。

3. 性能曲線分析

提供されている特性曲線は、様々な条件下でのデバイスの挙動についてより深い洞察を提供します。

3.1 スペクトル分布と指向性

相対強度 vs. 波長曲線は、632 nmを中心とした典型的なガウス分布を示し、スペクトル帯域幅（Δλ）は約20 nmです。この狭い帯域幅はAlGaInP LEDの特徴であり、飽和した色を生み出します。指向性曲線は、30°の視野角を視覚的に確認し、強度が中心軸からの角度に対して対称的に低下する様子を示しています。

3.2 電気的・熱的関係性

順方向電流 vs. 順方向電圧（I-V曲線）は、古典的な指数関数的なダイオードの関係を示しています。20mAの標準動作点では、電圧は2.0Vです。この曲線は、LEDの動的抵抗と熱解析を理解するために不可欠です。なぜなら、V_Fは負の温度係数を持つからです。

相対強度 vs. 順方向電流曲線は、光出力が低電流範囲では電流に対してほぼ線形であるが、熱や効率低下により高電流では飽和する可能性があることを示しています。線形性と長寿命のためには、20mA以下で動作することが最適です。

3.3 温度依存性

相対強度 vs. 周囲温度曲線は、温度が上昇するにつれて光出力が大幅に減少することを示しています。これは重要な設計要因です。LEDは、25°Cの実験室条件と比較して、高温環境（例えば密閉された電子機器内部）では暗くなります。

順方向電流 vs. 周囲温度曲線は、電力損失定格と合わせて考えると、デレーティングの基礎を形成します。周囲温度が上昇すると、接合温度を安全限界内に保ち、加速劣化を防ぐために、許容される最大連続順方向電流を減らさなければなりません。データシートは、製品固有のデレーティング曲線を参照するようアドバイスしています。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法

データシートには、LEDランプの詳細な寸法図が含まれています。主要な機械的仕様は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートル単位です。
• フランジ（ドーム基部の縁）の高さは1.5mm（0.059インチ）未満でなければなりません。これは最終組立時のクリアランスにとって重要です。
• 未指定寸法の標準公差は±0.25mmであり、このクラスの部品では典型的です。
• 図面は、リード間隔、ボディ直径、全高、レンズ形状を定義しています。正確な寸法は、PCBフットプリント設計や、ハウジングやレンズへの適切なフィットを確保するために重要です。

4.2 極性識別

カソード（負極）リードは、通常、LEDレンズの平らな部分、短いリード、またはパッケージ上のマークで識別されます。寸法図はこれを明確に示すべきです。逆電圧を印加するとデバイスを損傷する可能性があるため、取り付け時の正しい極性は不可欠です。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは信頼性にとって重要です。ガイドラインは、機械的、熱的、静電気的損傷を防止することに基づいています。

5.1 リードフォーミング

• 曲げ加工は、内部ダイとワイヤボンドに応力を伝えないように、エポキシボール基部から少なくとも3mm離れた場所で行わなければなりません。
• フォーミングははんだ付け前 soldering.
• に行う必要があります。リードの切断は熱衝撃を防ぐために室温で行うべきです。
• PCBの穴は、取り付け応力を避けるためにLEDリードと完全に一致しなければなりません。

5.2 保管

• 推奨保管条件：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤70%。
• 出荷後の棚寿命：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。
• 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。

5.3 はんだ付けプロセス

手はんだ：はんだごて先温度≤300°C（最大30Wのはんだごて）、はんだ付け時間はリードあたり≤3秒。はんだ接合部からエポキシボールまでの最小距離を3mm保ってください。

ディップ（フロー）はんだ付け：予熱≤100°C、≤60秒。はんだ浴温度≤260°C、≤5秒。3mm距離のルールを維持してください。

重要なはんだ付け上の注意:

• 高温段階でのリードへの応力を避けてください。
• 同じLEDを複数回はんだ付け（ディップまたは手はんだ）しないでください。
• 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。
• 徐冷させてください。急冷は避けてください。
• 常に最低限の有効はんだ付け温度と時間を使用してください。

5.4 洗浄

洗浄が必要な場合：

• 室温のイソプロピルアルコールを使用してください。
• 浸漬時間は1分以内にしてください。
• 室温で風乾させてください。
• 超音波洗浄は避けてください。どうしても必要な場合でも、十分な事前評価試験を行った後にのみ使用してください。キャビテーションが内部構造を損傷する可能性があります。

5.5 熱管理とESD

熱管理：効果的な熱設計は必須です。製品のデレーティング曲線に示すように、電流は周囲温度に応じてデレーティングしなければなりません。LEDの動作温度を制御することは、輝度と長期信頼性を維持するための鍵です。

ESD（静電気放電）：このLEDはESDに敏感です。取り扱いおよび組立中は、標準的なESD予防策に従わなければなりません：接地された作業台、リストストラップ、導電性容器を使用してください。ESDは半導体ダイに潜在的または破壊的な損傷を引き起こす可能性があります。

6. 梱包および発注情報

6.1 梱包仕様

デバイスは、湿気耐性と静電気放電からの保護を確保するために梱包されています。

• 一次梱包：防静電バッグあたり200-1000個。
• 二次梱包：内箱あたり4袋。
• 三次梱包：外箱あたり10個の内箱。

6.2 ラベル説明

梱包上のラベルには、トレーサビリティと識別のための重要な情報が含まれています：

• CPN：顧客部品番号。
• P/N：メーカー部品番号（例：1254-10SURD/S530-A3）。
• QTY：バッグ/カートン内の個数。
• CAT：ランクまたはビニングコード（例：輝度または波長用）。
• HUE：主波長コード。
• REF：参照情報。
• LOT No：トレーサビリティのための製造ロット番号。

7. アプリケーション提案と設計上の考慮点

7.1 典型的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、以下の用途に理想的です：

• 状態表示：高輝度により視認性を確保する、テレビ、モニター、コンピュータの電源投入、スタンバイ、機能作動表示灯。
• バックライト：制御パネルや電話機の小さな文字やシンボル用。
• 汎用信号表示：民生電子機器において、明確で明るい赤色の視覚信号を必要とするあらゆるアプリケーション。

7.2 設計上の考慮点

• 電流制限：LEDは常に定電流源または直列抵抗付きの電圧源で駆動してください。抵抗値は、電源電圧（V_CC）、LEDの最大V_F、および所望のI_F（例：20mA）に基づいて計算します。R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• 熱管理：PCBおよび周辺設計が放熱を可能にすることを確認してください。LEDを他の発熱部品の近くに配置しないでください。高デューティサイクルまたは高い周囲温度が予想される場合は、PCBパッドにサーマルビアを使用することを検討してください。
• 光学統合：30°の視野角は絞られたビームを提供します。より広い照明が必要な場合は、外部拡散板やレンズが必要になる場合があります。機械的ハウジングが適切な位置合わせを提供し、視野角を妨げないことを確認してください。
• ESD保護：敏感または露出したアプリケーションでは、電圧スパイクから保護するために、LEDと並列に小さなTVSダイオードや抵抗-コンデンサネットワークを追加することを検討してください。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

A1: できません。連続順方向電流の絶対最大定格は25 mAです。30 mAで動作するとこの定格を超え、接合部に過剰なストレスがかかり、輝度の急速な低下、色ずれ、最悪の場合即時故障を引き起こします。常に指定された最大連続電流以下で動作させてください。

Q2: 標準V_Fは2.0Vですが、私の回路は5V電源を使用しています。どの抵抗値を使用すべきですか？

A2: 電流が限界を超えないことを保証するために、最悪ケース（最大）のV_Fで設計しなければなりません。V_{F_max}= 2.4V、I_F= 20mAを使用すると：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130オーム。最も近い標準値は130Ωまたは150Ωです。150Ωを使用すると、I_F≈ (5-2.4)/150 = 17.3mAとなり、安全で一般的な動作点です。

Q3: 私のデバイスの内部温度が60°Cの場合、輝度はどれくらい低下しますか？

A3: 相対強度 vs. 周囲温度曲線を参照すると、60°Cでの相対強度は25°Cでの値の約0.8（80%）です。したがって、LEDが25°Cで400 mcdを出力する場合、60°Cでは約320 mcdを出力します。これは光学設計に考慮する必要があります。

Q4: このLEDは自動車アプリケーションに適していますか？

A4: 指定された動作温度範囲（-40°C ～ +85°C）は、多くの自動車環境要件をカバーしています。しかし、自動車アプリケーションでは通常、振動、湿度、広範囲の温度サイクル下での信頼性のために、特定の規格（AEC-Q102など）に適合した部品が要求されます。この標準データシートはそのような適合性を示していません。自動車用途には、特別に適合した製品バリアントを求めるべきです。

9. 技術紹介とトレンド

9.1 動作原理

このLEDは、AlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体チップに基づいています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域に注入され、そこで再結合します。この再結合プロセスは、光子（光）の形でエネルギーを放出します。AlGaInP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、それが直接放出光の波長（色）を定義します—この場合、約624-632 nmのブリリアントレッドです。赤色拡散エポキシ樹脂パッケージは、チップを保護し、ビームを形成する（30°角）一次レンズとして機能し、光を拡散させてグレアを低減し均一な外観を作り出します。

9.2 業界トレンド

LED業界は進化を続けており、このような部品に影響を与えるいくつかの明確なトレンドがあります：

• 効率向上（lm/W）：このデータシートは光度（mcd）を規定していますが、より広いトレンドは高い発光効率に向かっており、入力電力あたりの光出力が増加し、エネルギー消費と熱負荷を削減します。
• 小型化：光出力を維持または向上させながら、パッケージは常に小型化しています。
• 信頼性と寿命の向上：チップ設計、パッケージ材料（エポキシの代わりにシリコーンを使用して耐熱性・耐紫外線性を向上）、製造プロセスの改善により、定格寿命は50,000時間をはるかに超えるまで向上しています。
• 厳格な環境適合性：この製品に見られるように、ハロゲンフリー、RoHS、REACH準拠への動きは、世界的な規制と消費者の需要によって推進され、現在では基本的な要件となっています。
• スマートおよび統合ソリューション：トレンドは、個別のインジケータランプから、内蔵ドライバ（IC）やコントローラを備えた統合LEDモジュールへと移行しており、調光、カラーミキシング、I2Cなどの通信プロトコルを可能にしています。

この特定のLEDは、標準的なインジケータ用途のための成熟した確立された技術を表していますが、その仕様は、電子部品市場における性能、信頼性、環境責任に対する継続的な要求を反映しています。