LEDランプ 7343/R5C2-ASUB/MS データシート - T-1 3/4パッケージ - 2.0V 標準 - ブリリアントレッド - 115mW 最大 - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、優れた光束出力を必要とするアプリケーション向けに設計された高輝度LEDランプの仕様を詳細に説明します。本デバイスはAlGaInPチップ技術を採用し、鮮やかな赤色を発光し、一般的なT-1 3/4ラウンドパッケージ内にUV耐性のあるウォータークリアエポキシ樹脂で封止されています。その設計は信頼性、堅牢性、効率性を優先しており、過酷な屋外および商業用途に適しています。本製品は関連する環境規制に準拠しており、自動組立工程向けのテープ＆リール包装で提供されています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

本LEDシリーズの主な利点は、最適化されたチップ設計と材料によって実現された高い光度です。UV耐性エポキシの使用は、屋外使用において重要な要素である日光暴露下での長期信頼性と色安定性を保証します。堅牢なパッケージ設計は全体的な耐久性に寄与します。このLEDは、高視認性と一貫した色性能が最も重要である、フルカラーグラフィックサイン、メッセージボード、可変メッセージサイン（VMS）、商業用屋外広告ディスプレイなどのアプリケーションを特にターゲットとしています。

2. 技術パラメータ詳細分析

本セクションでは、標準試験条件（Ta=25°C）で定義されたデバイスの主要な技術パラメータについて、詳細かつ客観的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応力限界を定義します。これらは通常動作を意図したものではありません。主要な限界値には、最大逆電圧（V_R）5V、連続順電流（I_F）50mA、およびパルス条件下（1/10デューティサイクル @1kHz）でのピーク順電流（I_FP）160mAが含まれます。最大許容損失（P_d）は115mWです。デバイスの動作温度範囲は-40°Cから+85°C、保管温度は-40°Cから+100°Cに定格されています。静電気放電（ESD）保護は2000V（人体モデル）まで対応し、はんだ付け温度260°Cを最大5秒間耐えることができます。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、代表的な動作条件（I_F=20mA）におけるデバイスの性能を定義します。光度（I_v）の代表値は7150ミリカンデラ（mcd）、最小値は5650 mcd、最大値は11250 mcdです。指向角（2θ_1/2）は代表値で23度であり、比較的集光されたビームであることを示しています。ピーク波長（λ_p）は632 nm、主波長（λ_d）は代表値で624 nmであり、知覚される鮮やかな赤色を定義します。スペクトル半値幅（Δλ）は20 nmです。順電圧（V_F）は代表値で2.0V、範囲は1.8Vから2.6Vです。逆電流（I_R）は、5Vの逆バイアスを印加した場合、最大10 μAと規定されています。

2.3 熱に関する考慮事項

別個の熱抵抗パラメータとして明示的に詳細化されていませんが、最大許容損失115mWと動作温度範囲が主要な熱的制約を提供します。設計者は、特に高温環境下では、適切な放熱対策を施すか動作電流を制限することにより、接合温度が最大限界を超えないようにする必要があります。性能曲線は相対光度と周囲温度の関係を示しており、様々な熱条件下での光出力を予測する上で重要です。

3. ビニングシステムの説明

量産における一貫性を確保するため、LEDは主要な性能パラメータに基づいてビン（等級）に分類されます。これにより、設計者は輝度と色に関する特定のアプリケーション要件を満たす部品を選択することができます。

3.1 光度ビニング

光度は3つのビンに分類されます：S（5650-7150 mcd）、T（7150-9000 mcd）、U（9000-11250 mcd）。すべての測定はI_F=20mAで行われます。各ビン内には±10%の許容差が適用されます。このビニングにより、特定のアプリケーションに必要な輝度レベルに基づいた選択が可能になります。

3.2 主波長ビニング

知覚される色を定義する主波長は、2つのグループにビニングされます：ビン1（620-624 nm）とビン2（624-628 nm）。主波長の許容差は±1 nmと非常に厳密であり、選択されたビン内での優れた色の一貫性を保証します。これは、色合わせが不可欠なフルカラーディスプレイなどのアプリケーションにおいて重要です。

3.3 順電圧ビニング

順電圧は4つのビンに分けられます：1（1.8-2.0V）、2（2.0-2.2V）、3（2.2-2.4V）、4（2.4-2.6V）。電圧ビンを知ることは、特に定電流ドライバーにおいて、適切な電圧マージンと効率を確保するための駆動回路設計において重要です。このセクションの主波長の許容差に関する注記は文書上の誤りの可能性があり、順電圧許容差を指すべきです。

4. 性能曲線分析

グラフィカルデータは、非標準条件下におけるデバイスの挙動についてより深い洞察を提供します。

4.1 相対強度対波長

この曲線はスペクトルパワー分布をプロットし、約632 nmにピークを持ち、代表的な半値全幅（FWHM）が20 nmであることを示しています。狭い帯域幅はAlGaInPベースの赤色LEDの特徴であり、飽和した色をもたらします。

4.2 指向性パターン

極座標図は光強度の空間分布を示しています。代表的な23度の指向角（半値角）が確認され、中心から約±11.5度で軸上値の50%に強度が低下することが示されています。

4.3 順電流対順電圧（I-V曲線）

この曲線は、ダイオードに典型的な順電流と順電圧の間の指数関数的関係を示しています。これは、所定の動作電流に必要な駆動電圧を決定し、LEDの動的抵抗を理解するために不可欠です。

4.4 相対強度対順電流

このグラフは、光出力が駆動電流とともにどのように増加するかを示しています。推奨動作範囲内では一般的に線形ですが、最終的には飽和し、過度に高い電流では効率低下や加速劣化を引き起こす可能性があります。

4.5 温度依存性曲線

2つの主要なグラフが周囲温度の影響を示しています：相対強度対周囲温度は、非放射再結合やその他の効果により、温度が上昇すると光出力が減少することを典型的に示します。順電流対周囲温度（一定電圧下）は、ダイオードの順電圧の負の温度係数により電流が増加することを示します。これらは、規定の温度範囲全体で確実に動作するシステムを設計する上で重要です。

5. 機械的およびパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

LEDは標準的なT-1 3/4（5mm）ラウンドパッケージに収められています。寸法図には、全径、リード間隔、エポキシレンズ形状などの主要な寸法が規定されています。重要な注記として、フランジ下の突出樹脂の最大高さは1.5mmであり、これはPCBレイアウトとクリアランスを考慮する必要があります。規定されていないすべての寸法には±0.25mmの許容差があります。

5.2 極性識別

カソードは、通常、LEDパッケージのリムにある平坦部、または短いリードによって識別されます。組立時に正しい向きを確保するため、本デバイスで使用されている特定の極性マーキングについてはデータシートの図面を参照してください。

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、LEDの性能と信頼性を維持するために重要です。

6.1 リード成形

リードを曲げる必要がある場合は、内部ダイとワイヤーボンドへの応力を防ぐため、エポキシバルブの基部から少なくとも3mm離れた位置で行う必要があります。成形ははんだ付け前に、室温で行い、パッケージに応力を加えないように注意する必要があります。PCBの穴位置合わせは正確に行い、取り付け応力を避ける必要があります。

6.2 はんだ付けプロセス

2つのはんだ付け方法について説明します：
手はんだ：はんだごて先温度は300°Cを超えてはならず（最大30Wのごて）、リードごとのはんだ付け時間は最大3秒です。はんだ接合部はエポキシバルブから少なくとも3mm離れている必要があります。
フロー/ディップはんだ付け：予熱は100°Cを超えず、最大60秒です。はんだ浴温度は最大260°Cで5秒です。同様に、エポキシバルブから少なくとも3mmの距離を保つ必要があります。
推奨はんだ付け温度プロファイルが提供されており、熱衝撃を防ぐための制御された加熱および冷却速度の重要性が強調されています。はんだ付け（ディップまたは手はんだ）は複数回行ってはなりません。LEDは、はんだ付け後に室温に戻るまで、機械的衝撃から保護する必要があります。

6.3 保管条件

LEDは30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。出荷後の推奨保管寿命は3ヶ月です。長期保管（最大1年）の場合は、窒素雰囲気と吸湿材を入れた密閉容器に保管する必要があります。結露を防ぐため、高湿度環境での急激な温度変化は避ける必要があります。

7. 包装および注文情報

7.1 包装仕様

LEDは静電気放電から保護するため、静電気防止バッグに包装されています。包装の階層は次の通りです：バッグあたり200から500個、内箱あたり5バッグ、外箱あたり10内箱。包装材料は防湿性があります。

7.2 ラベル説明

製品ラベルにはいくつかのコードが含まれています：CPN（顧客品番）、P/N（品番）、QTY（包装数量）、CAT（光度および順電圧のランク）、HUE（主波長のランク）、REF（参照）、LOT No（トレーサビリティのためのロット番号）。

7.3 生産指定 / 型番

品番7343/R5C2-ASUB/MSは構造化されたフォーマットに従います。7343はシリーズまたはパッケージタイプを指す可能性があります。R5は色（ブリリアントレッド）と光度ビンを示します。C2は主波長ビンを指定します。ASUB/MSサフィックスは、特殊機能、レンズタイプ、または包装（例：テープ＆リール）を示す可能性があります。各セグメントの正確な解読は、メーカーの完全な製品ガイドと照合する必要があります。

8. アプリケーション提案および設計上の考慮事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

この高輝度赤色LEDは、以下に理想的に適しています：
• カラーグラフィックサイン＆メッセージボード：RGBピクセルクラスターにおける主要な赤色要素として。
• 可変メッセージサイン（VMS）：長距離視認性と全天候信頼性を必要とする交通情報表示用。
• 商業用屋外広告：高輝度が明るい環境光下での視認性を確保する大型ディスプレイ用。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流駆動：安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐため、常に定電流ドライバーを使用してください。代表的な動作点は20mAですが、回路は連続電流50mAの絶対最大値を尊重するように設計する必要があります。
• 熱管理：高温環境または高駆動電流で動作するアプリケーションでは、LEDリードからPCB銅面および/または外部ヒートシンクへの熱経路を考慮し、接合温度を限界内に維持してください。
• 光学：23度の指向角は集光ビームを提供します。より広い照射が必要な場合は、二次光学素子（拡散板、レンズ）が必要になる場合があります。
• ESD保護：デバイスは2000V HBM ESD保護を備えていますが、組立時の標準的なESD取り扱い手順の実施を推奨します。

9. 技術比較および差別化

標準的なインジケーターグレードの赤色LEDと比較して、本デバイスは大幅に高い光度（数百mcdに対して数千mcd）を提供し、単純な状態表示には不向きですが、照明や標識には理想的です。古いGaAsPやGaP技術とは対照的に、AlGaInP半導体材料の使用は、より高い効率とより鮮やかで飽和した赤色を提供します。波長（±1 nm）と輝度の厳密なビニングは、広くビニングされた部品と比較して優れた色と輝度の均一性を提供し、ディスプレイなどの多LEDアレイアプリケーションにおいて重要な利点です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを50mAで連続駆動できますか？
A: 50mAは絶対最大連続定格ですが、代表的な電気光学特性は20mAで規定されています。50mAで動作させるとより高い光出力が得られますが、より多くの熱が発生し、効率が低下（効率低下）し、寿命が短くなる可能性があります。最適な信頼性と効率のためには、20mAのような低い電流で設計することをお勧めします。

Q: ピーク波長（632 nm）と主波長（代表値624 nm）の違いは何ですか？
A: ピーク波長は、スペクトルパワー出力が最大となる波長です。主波長は、LEDの知覚される色に一致する単色光の単一波長です。人間の目の明所視応答曲線の形状により、赤色LEDの主波長はピーク波長よりもわずかに短く（黄色側にシフト）なることがよくあります。

Q: アプリケーションに適切なビンをどのように選択しますか？
A: 色が重要なアプリケーション（例：RGBディスプレイ）では、厳密な主波長ビン（例：ビン1または2）を選択し、すべての赤色LEDで同じビンを使用してください。色のばらつきがそれほど重要でない輝度重視のアプリケーションでは、より高い光度ビン（UまたはT）を選択する場合があります。順電圧ビンは、駆動回路がバッチ全体に対して十分な電圧マージンを持つことを保証する上で主に重要です。

11. 実践的設計および使用事例

事例：高視認性屋外警告サインの設計
設計者は、昼間に100メートルから視認可能なコンパクトな太陽光発電式警告サインを作成しています。彼らは赤色のSTOPメッセージにこのLEDを選択します。最大輝度を得るためにUビン（9000-11250 mcd）のLEDを、一貫した赤色調を確保するために主波長ビン1（620-624 nm）を選択します。LEDあたり20mAに設定された定電流ドライバーを設計します。PCBレイアウトでは、はんだパッドとLED本体の間に少なくとも3mmのクリアランスを確保し、リード周囲の銅面を最大化してヒートシンクとして機能させます。組立中、彼らはフローはんだ付けプロファイルを正確に遵守し、ESD安全な取り扱い手順を実施します。その結果、様々な屋外温度下で優れた均一な輝度と長期信頼性を持つサインが得られます。

12. 技術原理紹介

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。AlGaInPのような直接遷移型半導体材料では、この再結合によりエネルギーが光子（光）の形で放出されます。発光の特定の波長（この場合は赤色）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、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設計されます。ウォータークリアエポキシレンズは、チップを保護し、光出力ビームを整形し、半導体からの光取り出しを向上させる役割を果たします。

13. 技術開発動向

標識および照明用LED技術の一般的な動向は、より高い発光効率（ルーメン毎ワット）、改善された演色性、および低コストに向かっています。AlGaInPベースの赤色LEDについては、チップからの光取り出しを改善し内部損失を減らすことで外部量子効率を向上させる研究が続いています。また、青色または紫色ポンプLEDと赤色蛍光体を使用する蛍光体変換LEDの開発も進行中であり、異なるスペクトル特性と効率特性を提供できます。さらに、パッケージの小型化と高出力密度化、および過酷な環境向けの信頼性向上は、屋外および自動車アプリケーションで使用されるコンポーネントの主要な焦点分野であり続けています。