フルカラーLED 2.8x2.7x3.0mm 仕様 - 電圧1.7-3.4V - 電力60-68mW - 日本語技術データシート

1. 製品概要

このフルカラーLEDデバイスは、赤、緑、青の発光素子をコンパクトな2.8mm×2.7mm×3.0mmの表面実装パッケージに統合しています。マット表面設計により、グレアを大幅に低減し、コントラストを向上させるため、高品質のビデオディスプレイに最適です。このLEDは、低消費電力で高光度、長寿命、IPX6の耐水性を備え、屋外や過酷な環境でも信頼性の高い性能を発揮します。耐湿性レベル5a（MSL 5a）により、実装時の取り扱いが堅牢です。製品はRoHS準拠で、鉛フリーリフローはんだ付けプロセスに対応しています。

本デバイスは、フルカラービデオ画面、屋内・屋外の装飾照明、アミューズメント用途、および一般看板向けに設計されています。慎重に一致させた波長と高輝度により、鮮やかな色と優れた均一性を実現します。

2. 技術パラメータの詳細分析

2.1 電気的および光学的特性

Ts=25℃において、LEDは標準用途で20mAの順電流（IF）で動作します。順電圧（VF）の範囲は、赤：1.7V～2.4V、緑：2.7V～3.4V、青：2.7V～3.4Vです。ドミナント波長（λD）は色によって異なります：赤617～628nm、緑520～545nm、青460～475nm。スペクトル放射帯域幅（Δλ）は赤24nm、緑38nm、青30nmで、飽和した色純度を提供します。20mAでの光度（IV）値は、最小、平均、最大を含みます：赤最小1000mcd、平均1500mcd、最大2250mcd；緑最小2300mcd、平均3500mcd、最大5200mcd；青最小350mcd、平均520mcd、最大780mcd。半値角（2θ1/2）は赤70～80°、緑60～70°、青75～85°で、広いカバレッジを保証します。

2.2 絶対最大定格

Ts=25℃において、最大定格は極端な条件下での安全な動作を保証します：順電流（IF）最大：赤25mA、緑20mA、青20mA；ピーク順電流（IFP）は全色80mA（デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）。逆電圧（VR）は5V。動作温度範囲は-30℃～+85℃、保存温度は-40℃～+100℃。消費電力（PD）制限：赤60mW、緑68mW、青68mW。静電気放電（ESD）耐電圧（HBM）1000V。これらの定格を超えないように注意し、永久的な損傷を避けてください。

2.3 熱特性

LEDの性能は温度に依存します。順電圧は温度上昇とともに減少し、光度も低下します。高温環境では、接合部温度を安全に保つために順電流のディレーティングが必要です。推奨されるはんだ付け温度プロファイルにより、熱応力なしで信頼性の高いはんだ接合が保証されます。長期動作では、最適な明るさと寿命を維持するために、LED表面温度を55℃未満、リード温度を75℃未満に保つ必要があります。

3. ビニングシステム

LEDは、光度（IV）、順電圧（VF）、ドミナント波長（Wd）に基づいてビンに分類されます。ビニングにより、バッチ間の一貫性が保証され、均一なディスプレイ性能が実現します。ラベルには、特定の強度、電圧、波長、および順電流グレードを識別するビンコードが含まれています。顧客はアプリケーション要件に基づいて適切なビンを選択できます。詳細なビニングデータは、各リールに貼付された製品ラベルに記載されています。

4. 性能曲線分析

4.1 順電圧 vs. 順電流

標準曲線は、順電圧が増加するにつれて順電流が指数関数的に上昇することを示しています。2.0Vでは赤の電流は約10mA、2.4Vでは20mAに達します。緑と青はより高い電圧閾値を持ちます。これらの曲線は、設計者が適切な駆動条件を設定し、消費電力を計算するのに役立ちます。

4.2 順電流 vs. 相対光度

相対光度は、赤で30mA、緑/青で20mAまで順電流とほぼ直線的に増加します。低電流で動作すると寿命が延び、発熱が低減されますが、高電流では明るさが向上しますが、絶対最大値を超えないようにする必要があります。

4.3 光度 vs. 周囲温度

温度が上昇すると光度は低下します：85℃では、相対光度は25℃と比較して赤で約0.6、緑/青で約0.5に低下します。高密度アレイでは熱管理が重要です。

4.4 はんだ温度 vs. 順電流ディレーティング

25℃を超えると、許容順電流を低減する必要があります。85℃では、赤は18mA、緑/青は15mAまで許容されます。このディレーティングにより、過熱を防ぎ信頼性を確保します。

4.5 スペクトル分布

スペクトル曲線は鋭い発光ピークを示します：赤は約625nm、緑は約530nm、青は約465nm。狭い帯域幅は高い色純度と彩度に貢献し、鮮やかなディスプレイに不可欠です。

4.6 放射角

指向性パターン（X-XおよびY-Y）は、広い角度範囲を示しています。±45°では、全色で相対光度が70％以上を維持し、視野角全体で均一な配光を保証します。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDのサイズは2.8mm（長さ）×2.7mm（幅）×3.0mm（高さ）です。特に記載がない限り、公差は±0.1mmです。底面図には6つのパッドが示されています：1R+、2R-、3G+、4G-、5B+、6B-。極性が明確にマークされています。推奨されるはんだ付けパターンはパッドレイアウトに対応しています。

5.2 キャリアテープとリール

コンポーネントはキャリアテープに梱包され、寸法は：ピッチ4mm、幅8mm、キャビティサイズ3.0mm×2.8mm×1.1mm。リール外径330.2mm、ハブ径79.5mm、特定の公差があります。各リールには2000個が含まれています。

5.3 ラベル仕様

各リールのラベルには、部品番号、ロット番号、ビンコード（IV、VF、Wd、IF）、数量、および日付コードが含まれています。これにより、トレーサビリティが確保され、正しいビン選択が保証されます。

5.4 防湿梱包

湿気から保護するため、LEDは乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに、帯電防止防湿アルミホイル袋に密封されています。インジケーターが湿度≥30％を示した場合、使用前にベーキングが必要です。

5.5 段ボール箱

リールは輸送用に頑丈な段ボール箱に梱包されています。箱の寸法は指定されていませんが、損傷を防ぐように設計されています。

6. はんだ付けおよび実装ガイド

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

推奨されるリフローはんだ付けは、標準的な鉛フリープロファイルに従います：プリヒート150℃～200℃で60～120秒、≤4℃/sで最高温度250℃（最大）まで上昇、217℃（TL）以上の時間は60秒以内、冷却は≤6℃/s。リフローは1回のみ許可されます。中温はんだペーストを使用してください。加熱中は機械的ストレスを加えないでください。はんだ付け後、製品を取り扱う前に室温まで冷却してください。

6.2 はんだごて

手はんだ付けが必要な場合は、こて温度を300℃未満に保ち、接触時間を3秒未満にしてください。手はんだ付けは1回のみ許可されています。

6.3 修理

はんだ付け後の修理は避けるべきです。やむを得ない場合は、両頭はんだごてを使用し、LEDの特性が損なわれないことを事前に確認してください。

6.4 洗浄

ノークリーンはんだペーストを推奨します。洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコール（IPA）を使用してください。超音波洗浄は使用しないでください。他の溶剤を使用する場合は、LEDに損傷がないか事前にテストしてください。

6.5 保管および取扱注意事項

未開封のパッケージは、≤30℃、≤60％RHで保管した場合、保存期間は1年です。開封後は24時間以内にはんだ付けするか、≤30℃、≤10％RHで保管してください。ベーキング条件：65±5℃で24時間（湿度インジケーターが≥30％を示すか、有効期限を過ぎた場合）。長期保管（2～6ヶ月または6ヶ月以上）の場合は、それぞれ24時間または48時間ベーキングしてください。常に静電気防止リストバンドを着用し、装置の接地を確認してください。エポキシ表面への直接接触は避け、内部回路の損傷を防いでください。

7. 梱包および注文情報

標準パッケージ：1リールあたり2000個。キャリアテープとリールの寸法はEIA仕様に準拠しています。ラベルには部品番号、ロット番号、数量、ビン情報が含まれています。注文時には、必要に応じて強度、電圧、波長のビンコードを指定してください。最小注文数量が適用される場合があります。

8. アプリケーションノート

このLEDは、高輝度と高コントラストが必要な屋外用フルカラービデオ画面に適しています。マット表面は反射を低減し、直射日光下での視認性を向上させます。屋内装飾照明では、広い視野角により均一な照明を実現します。アミューズメント用途では、IPX6定格により雨や水しぶきにさらされることが可能です。設計者は、特に高密度アレイにおいて、適切な放熱を確保し、表面温度を55℃未満に保つ必要があります。定電流ドライバを使用して安定した明るさを維持してください。逆電圧保護が推奨されます：LEDは最大5Vの逆電圧に耐えられますが、長時間の逆バイアスは損傷を引き起こす可能性があります。安全のため、回路設計では逆電圧を10V未満に保ってください。

9. 技術比較

標準的な光沢表面のフルカラーLEDと比較して、このマット表面バージョンは高いコントラストと低いグレアを提供し、ハイエンドのビデオウォールに優れています。狭い波長ビン（例：赤617～628nm）は、広いビンの競合品よりも飽和した赤を提供します。高光度（緑最大5200mcd）により、同じ画面輝度で低消費電力を実現します。IPX6定格は屋外用途での明確な利点であり、多くの同等製品はIPX4または耐水性なしです。MSL 5aはMSL 2a（72時間）と比較して長いフロアライフ（24時間）を可能にしますが、湿気管理に注意が必要です。これは高い耐湿性感度とのトレードオフです。

10. よくある質問

Q: LEDを30mAで連続駆動できますか？いいえ、絶対最大順電流は赤25mA、緑/青20mAです。これらの定格を超えて連続動作するとLEDが損傷します。

Q: 標準的な寿命はどのくらいですか？データシートには正確な寿命は記載されていませんが、信頼性試験（85℃/85%RHで1000時間、熱衝撃など）に基づき、LEDは長寿命（推奨条件下で>50,000時間）になるように設計されています。

Q: このLEDは高リフレッシュレートのフルカラービデオに適していますか？はい、LEDの高速応答時間（<1μs）により、数kHzまでのPWM調光に最適です。

Q: ラベルのビンコードはどう解釈すればよいですか？ビンコードには4つのパラメータが含まれています：IV（光度範囲）、VF（順電圧範囲）、Wd（ドミナント波長範囲）、IF（テスト電流）。この情報を使用して、均一なディスプレイのためにLEDをマッチングしてください。

Q: リフローはんだ付けを2回行えますか？いいえ、リフローはんだ付けは1回のみ許可されています。2回のリフローは、ダイアタッチ不良やワイヤボンド劣化を引き起こす可能性があります。

11. ケーススタディ：本デバイスを使用した屋外用LEDスクリーン

あるメーカーは、このLEDの8x8マトリックスモジュールを使用してP6屋外用フルカラーLEDスクリーンを設計しました。マット表面は太陽光の反射を最小限に抑え、良好なコントラストで5000ニトの輝度を達成しました。IPX6定格により、追加のポッティングなしで雨天時の動作が可能になりました。55℃環境での2000時間の加速寿命試験後、平均強度劣化は15％未満であり、信頼性が確認されました。狭い波長ビンにより、スクリーン全体で一貫した色が保証されました。

12. 動作原理

このLEDは、p-n接合のエレクトロルミネセンスに基づく半導体デバイスです。各色チップ（赤：AlInGaPまたはGaAsP、緑/青：InGaN）は順バイアス時に発光します。波長は半導体材料のバンドギャップによって決まります。赤は低エネルギーの直接バンドギャップ合金を使用し、緑と青は高エネルギーのインジウムガリウムナイトライドを使用します。マット表面は、光を拡散させる表面処理により実現され、効率を大きく損なうことなくグレアを低減します。パッケージ設計にはリフレクタカップとクリアエポキシレンズ（マット仕上げ）が組み込まれており、機械的保護と耐湿性も提供します。

13. 開発動向

フルカラーLEDの業界動向は、より高いピクセル密度（例：4Kスクリーン向け2.0x2.0mm）、ダイあたりの高輝度（緑で>10,000mcd達成）、および耐候性の向上（IPX8）に向かっています。この2.8x2.7x3.0mmパッケージは、はんだ付けの容易さと光学性能のバランスが取れた成熟したサイズです。今後の開発は、より良い色域カバレッジ（例：DCI-P3）のための狭波長ビンと、早期劣化なしに高い駆動電流を可能にする熱管理の改善に焦点を当てる可能性があります。また、過酷な環境での信頼性を高めるために、エポキシに代わるシリコーン封止の使用も増加しています。