LEDランプ 583UYD/S530-A3 仕様書 - 5.8mm ラウンド - 2.0V - 60mW - ブリリアントイエロー - 日本語技術文書

1. 製品概要

583UYD/S530-A3は、スルーホール実装アプリケーション向けに設計された高輝度のブリリアントイエローLEDランプです。このデバイスはAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）半導体技術を採用し、拡散イエロー樹脂レンズを通じて鮮やかな黄色光を発します。本シリーズは、堅牢なパッケージで信頼性の高い性能を提供するように設計されており、均一な色と強度が求められる様々な表示灯やバックライト用途に適しています。

このLEDの主な利点は、視野角の選択肢、自動実装のためのテープ＆リール供給、そしてRoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を含む主要な環境・安全規格への適合性です。主なターゲット市場は、民生電子機器、通信機器、コンピュータ周辺機器です。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

本デバイスは、長期信頼性を確保するために、厳格な電気的・熱的限界内で動作するように設計されています。絶対最大定格は、これを超えると永久損傷が発生する可能性のある境界を定義します。

• 連続順方向電流 (IF):25 mA。これは、通常動作条件下でLEDに連続的に印加できる最大DC電流です。
• ピーク順方向電流 (IFP):60 mA。この定格は、1kHz、デューティ比1/10のパルス動作に適用され、短時間の高輝度動作を可能にします。
• 逆電圧 (VR):5 V。この逆バイアス電圧を超えると、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):60 mW。これはパッケージが放散できる最大電力で、順方向電圧(VF) * 順方向電流(IF)として計算されます。
• 動作温度 (Topr):-40 から +85 °C。信頼性のある動作のための周囲温度範囲です。
• 保存温度 (Tstg):-40 から +100 °C。
• はんだ付け温度 (Tsol):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

これらのパラメータは、Ta=25°C、IF=20 mAの標準試験条件で測定され、ベースライン性能データを提供します。

• 光度 (Iv):代表値は20 mcd、最小値は10 mcdです。これは黄色光出力の知覚される明るさを定量化します。測定不確かさは±10%です。
• 視野角 (2θ1/2):170度（代表値）。この非常に広い視野角は高度に拡散されたレンズを示しており、広い視点からの視認性が求められるアプリケーションにLEDを適しています。
• ピーク波長 (λp):591 nm（代表値）。スペクトル放射強度が最大となる波長です。
• 主波長 (λd):589 nm（代表値）。LEDの知覚される色を表す単一波長で、測定不確かさは±1.0 nmです。
• スペクトル放射帯域幅 (Δλ):15 nm（代表値）。最大強度の半分におけるスペクトル幅で、色純度を示します。
• 順方向電圧 (VF):1.7 V（最小）から2.4 V（最大）の範囲で、20 mA時の代表値は2.0 Vです。測定不確かさは±0.1 Vです。このパラメータは電流制限抵抗の計算に極めて重要です。
• 逆電流 (IR):VR=5V時、最大10 μA。良好な接合部の完全性を示します。

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LEDを分類するビニングシステムを採用しており、アプリケーション内での一貫性を確保します。包装上のラベル（CAT、HUE、REF）はこれらのビンに対応しています。

• CAT (光度ランク):測定された光度(Iv)に基づいてLEDをグループ分けします。これにより、設計者は特定の輝度範囲の部品を選択できます。
• HUE (主波長ランク):主波長(λd)に従ってLEDを分類します。これは黄色の色合いに直接関連し、複数の表示灯間での色の均一性を確保します。
• REF (順方向電圧ランク):順方向電圧(VF)降下によってLEDを仕分けします。一貫したVFビンは、電源設計と電流調整を簡素化できます。

4. 性能曲線分析

データシートは、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を提供します。

4.1 相対強度 vs. 波長

この曲線はスペクトルパワー分布を示し、約591 nm（黄色）でピークを持ち、代表的な帯域幅は15 nmです。この形状は、効率的な黄色および琥珀色発光で知られるAlGaInP技術の使用を確認します。

4.2 指向性パターン

極座標プロットは170度の視野角を示し、拡散樹脂によって柔らかくされたランバート的な放射パターンを示しており、焦点の合ったビームではなく、広く均一な発光をもたらします。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

この曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。推奨動作点である20 mAでは、電圧は通常2.0Vです。この曲線は、特に適切な電流制限抵抗値を決定するために、駆動回路の設計に不可欠です：R = (電源電圧 - VF) / IF。

4.4 相対強度 vs. 順方向電流

このグラフは、光出力（相対強度）が最大定格連続電流まで順方向電流とほぼ線形に増加することを示しています。安定した輝度のためには安定した電流駆動が重要であることを強調しています。

4.5 熱性能曲線

相対強度 vs. 周囲温度:周囲温度が上昇するにつれて光度が減少することを示します。この熱的デレーティングはLEDの基本的な特性であり、接合部温度が高くなると光子生成効率が低下します。高温環境では適切な放熱または電流デレーティングが必要です。

順方向電流 vs. 周囲温度:この曲線は、定電圧または定電力条件下での関係を示すことを意図しており、順方向電圧の負の温度係数を補償するための定電流駆動の必要性を強調しています。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは、標準的な5.8mmラウンドラジアルリードパッケージを採用しています。主要寸法には、リード間隔（約2.54mmまたは0.1インチ）、全体の直径、高さが含まれます。フランジ高さは1.5mm未満と規定されています。リードははんだ付け可能な材料でできており、本体は黄色拡散エポキシ樹脂でできています。カソードは通常、レンズリムのフラット部分または短いリードによって識別されますが、具体的な極性マーキングについてはデータシートを参照してください。

5.2 パッド設計 & PCBレイアウト

PCB実装では、穴はリード径と間隔（2.54mm）に正確に合わせる必要があります。推奨されるパッドレイアウトには、信頼性の高いはんだ付けに十分なアニュラリングを含めるべきです。実装中のリードへの応力はエポキシ樹脂とLED性能を劣化させる可能性があることに注意を促しています。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

LEDエポキシおよび半導体ダイへの損傷を防ぐため、適切な取り扱いが重要です。

6.1 リード成形

• 曲げ加工は、エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた場所で行う必要があります。
• 成形は、はんだ付け前かつ室温で行う必要があります。
• パッケージに応力をかけないでください。位置がずれたPCB穴は有害な応力を誘発する可能性があります。

6.2 保管条件

• 推奨：温度 ≤ 30°C、相対湿度 ≤ 70%。
• 出荷後の棚寿命は3ヶ月です。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。
• 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。

6.3 はんだ付けパラメータ

手はんだ:はんだごて先端温度 最大300°C（30Wごての場合）、はんだ付け時間 最大3秒、はんだ付け箇所からエポキシボールまでの最小距離は3mmを維持してください。

ウェーブ/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で5秒間、接合部からボールまでの距離は3mmを維持してください。

重要な注意事項:はんだ付け中にリードに応力をかけないでください。複数回はんだ付けしないでください。冷却中はLEDを機械的衝撃から保護してください。プロセスには可能な限り低い温度を使用してください。予熱、層流波接触、制御冷却段階を含む推奨はんだ付けプロファイルに従ってください。

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。事前に適合性が確認されていない限り、超音波洗浄は使用しないでください。キャビテーションが内部構造やボンディングを損傷する可能性があります。

7. 熱管理とESD保護

7.1 熱管理

電力損失は比較的低い（60mW）ですが、長寿命と安定した光出力のためには適切な熱設計が依然として不可欠です。デレーティング曲線に示されているように、より高い周囲温度では電流を適切にデレーティングする必要があります。設計者は、アプリケーションにおける周囲温度が制御されていることを確認し、LEDリードからPCBへの熱経路を考慮する必要があります。

7.2 ESD（静電気放電）感受性

AlGaInP半導体ダイは、静電気放電およびサージ電圧に対して敏感です。ESDイベントは即時の故障や長期信頼性を低下させる潜在的な損傷を引き起こす可能性があります。取り扱いおよび組立中は、適切なESD対策（接地された作業台、リストストラップ、導電性フォーム）を使用する必要があります。このため、デバイスは防湿材を備えた静電気防止バッグに梱包されています。

8. 包装および注文情報

8.1 包装仕様

本製品はバルクおよびテープ＆リールで供給可能です。標準的な包装フローは以下の通りです：

1. LEDは静電気防止バッグに入れられます（1バッグあたり200-500個）。

2. 5バッグが1つの内箱に梱包されます。

3. 10個の内箱が1つの外装箱に梱包されます。

8.2 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：583UYD/S530-A3）、QTY（数量）、CAT/HUE/REF（ビニングコード）、LOT No.（トレーサビリティロット番号）。

9. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

9.1 典型的なアプリケーションシナリオ

• 状態表示灯:テレビ、モニター、電話機、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:ソフトで拡散した黄色の発光が望まれるスイッチ、キーパッド、パネルのレジェンド用。
• 汎用信号灯:民生および産業機器における警告灯、注意表示灯。

9.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動:LEDと直列に定電流源または電流制限抵抗を必ず使用してください。抵抗値は R = (電源電圧 - Vf) / If で計算します。データシートの最大Vfを考慮してIfが定格を超えないようにしてください。
• 視野角:170度の角度は、前面パネル表示灯に理想的ですが、焦点の合ったビームアプリケーションにはあまり適していません。
• 色の一貫性:複数LEDアレイの場合、均一な外観を確保するために、厳密なHUEおよびCATビンを指定してください。
• PCBレイアウト:リードに応力がかからないように、穴が正しく間隔を空けられていることを確認してください。高温環境で動作する場合は、放熱のためにリード周囲に十分な銅面積を確保してください。

10. 技術比較および差別化

583UYD/S530-A3は、いくつかの主要な特徴によって市場で差別化されています。従来技術の黄色LED（例：フィルター光や効率の低い材料を使用したもの）と比較して、AlGaInPチップはより高い輝度と優れた色純度を提供します。拡散樹脂による広い170度の視野角は、狭角のウォータークリアレンズと比較して、より快適でソフトな放射を提供します。現代の環境規格（RoHS、REACH、ハロゲンフリー）への適合性は、厳格な規制を持つグローバル市場に適しています。テープ＆リールでの供給可能性は、コスト効率の高い大量自動組立プロセスをサポートします。

11. よくある質問 (FAQ)

11.1 推奨動作電流は何ですか？

標準試験条件は20 mAであり、絶対最大定格25 mAを十分に下回る安全で典型的な動作点です。特に高温環境での最大寿命のためには、20 mA以下で動作することが推奨されます。

11.2 カソードはどのように識別しますか？

提供されたテキストには明示的に示されていませんが、このパッケージタイプの標準的な慣行では、カソードは短いリードおよび/または丸いプラスチックレンズのフラットエッジによって示されます。物理サンプルまたはメーカーの図面で常に確認してください。

11.3 5V電源でこのLEDを駆動できますか？

はい、ただし直列の電流制限抵抗が必須です。例えば、代表的なVfが2.0V、希望するIfが20mAの場合：R = (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ω。最小安全抵抗値を計算するには最大Vf（2.4V）を使用します：R_min = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω。150Ωの抵抗が適切な選択です。

11.4 なぜ時間/温度とともに輝度が低下するのですか？

LEDはルーメン減衰を経験します。高い接合部温度は、半導体格子内の欠陥生成が増加するため、このプロセスを加速します。適切な熱管理を確保し、LEDを最大定格以下で駆動することで、この劣化を遅らせることができます。

12. 実用的なアプリケーション事例研究

シナリオ: デスクトップモデム用の複数表示灯パネルの設計。パネルには、電源、インターネット、Wi-Fiの状態表示用に、明確で拡散した黄色の光が必要です。583UYD/S530-A3は、広い視野角により様々なデスク位置からの視認性を確保し、その鮮やかな黄色は黒いベゼルに対して良好なコントラストを提供するため選択されました。3つのLEDすべてで均一な輝度と色を確保するために、設計者は発注書でCAT（光度）とHUE（主波長）の厳密なビニング範囲を指定します。モデムの3.3VレールとLEDあたり68Ωの電流制限抵抗を使用したシンプルな駆動回路が実装され、順方向電流は約19 mA ((3.3V - 2.0V)/68Ω ≈ 19.1 mA) となります。PCBレイアウトでは、LEDの穴を正確に2.54mm間隔で配置し、放熱を助けるためにカソードリードに接続された小さな銅パターンを含めています。

13. 技術原理の紹介

583UYD/S530-A3は、基板上に成長させたAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化物）半導体材料に基づいています。順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域に注入され、そこで再結合して光子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、それが今度は発光の波長を定義します—この場合は黄色（~589-591 nm）です。黄色拡散エポキシ樹脂は複数の目的を果たします：光出力を形成するレンズとして機能し、繊細な半導体チップとワイヤーボンディングを機械的・環境的に保護し、光を散乱させて広く均一な視野角を作り出すための蛍光体または拡散粒子を含みます。

14. 業界動向と発展

LED業界は、より高い効率、より大きな信頼性、小型化に向けて進化し続けています。583UYDのようなスルーホールLEDは、特に堅牢性と手動組立の容易さが優先される多くのアプリケーションで依然として重要ですが、自動PCB組立のための表面実装デバイス（SMD）パッケージ（例：0603、0805、2835）への強い市場トレンドがあります。AlGaInP技術の将来の発展は、温度および寿命にわたる発光効率（ルーメン毎ワット）と色安定性のさらなる改善に焦点を当てる可能性があります。さらに、駆動電子機器やスマート機能をLEDパッケージに直接統合することは進行中のトレンドですが、このような単純な表示灯では、ディスクリート部品アプローチがコスト効率と設計の柔軟性を提供します。