SMD LED 93-22SURSYGC/S530-A3/TR8 技術データシート - 3.2x2.8x1.9mm - 電圧 2.0-2.4V - ブリリアントレッド/イエローグリーン

1. 製品概要

本資料は、リフレクターを内蔵した高性能表面実装LEDコンポーネントの仕様を詳細に説明します。このデバイスは、自動化された製造環境における信頼性と組立の容易さを考慮して設計されています。

1.1 中核的利点

• 7インチリール用の12mmテープにパッケージングされており、標準的な自動実装機と互換性があります。
• 赤外線(IR)および気相リフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されています。
• EIA標準パッケージングに準拠しています。
• IC互換入力。
• 鉛フリー構造でRoHS指令に準拠しています。
• 光の指向性と強度を向上させる統合リフレクターを内蔵。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは、以下のような幅広い表示およびバックライト機能に適しています：

• 通信機器（電話機、ファクシミリ）。
• 音響・映像機器。
• バッテリー駆動機器。
• 屋外用アプリケーションのインジケーター。
• オフィス機器。
• スイッチ、シンボル、その他のLEDのためのフラットバックライト。
• 汎用表示。

2. デバイス選定と技術パラメータ

2.1 デバイス選定ガイド

本製品は、チップ材料に基づく2つの主要なカラーバリエーションで提供されます：

• SUR：AlGaInPチップを使用し、ブリリアントレッド色を発光します。封止樹脂はウォータークリアです。
• SYG：AlGaInPチップを使用し、ブリリアントイエローグリーン色を発光します。封止樹脂はウォータークリアです。

2.2 絶対最大定格

これらの限界を超えるストレスは、永久損傷を引き起こす可能性があります。全ての値は周囲温度(Ta)25°Cで規定されています。

2.3 電気光学特性

代表的な性能パラメータは、特に断りのない限り、Ta=25°C、I_F=20mAで測定した値です。

3. 性能曲線分析

3.1 順方向電流 vs. 順方向電圧 (IV特性曲線)

SUR(レッド)およびSYG(イエローグリーン)両バリエーションに提供される曲線は、典型的なダイオード特性を示しています。順方向電圧(V_F)は正の温度係数を持ち、周囲温度が上昇するとわずかに低下することを意味します。代表的な動作電流20mAにおいて、V_Fは約2.0Vで、最大規定値は2.4Vです。この比較的低い順方向電圧は、バッテリー駆動アプリケーションに有利です。

3.2 相対光度 vs. 順方向電流

光出力(光度)は順方向電流とともに増加します。曲線は通常の動作範囲では一般的に線形ですが、より高い電流では飽和します。絶対最大定格である25mA連続電流を超えて動作することは、加速劣化や寿命短縮を引き起こす可能性があるため推奨されません。パルス電流定格(1/10デューティ比で60mA)により、短時間の高輝度動作が可能です。

3.3 相対光度 vs. 周囲温度

ほとんどのLEDと同様に、このデバイスの光出力は温度に依存します。光度は周囲温度の上昇とともに減少します。特に周囲温度が高い、または熱管理が不十分なアプリケーションでは、このデレーティング曲線は設計上極めて重要です。曲線は、温度上昇に伴い許容順方向電流を減らし、電力損失の限界内に収め、信頼性を確保する必要があることを示しています。

3.4 スペクトル分布

スペクトルプロットは、AlGaInPチップの単色性を確認しています。SURバリエーションは約624nm(レッド)を中心とする主波長を持ち、SYGバリエーションは約573nm(イエローグリーン)を中心としています。スペクトル帯域幅(FWHM)は両者とも約20nmで、良好な色純度を示しています。

3.5 放射パターン

極座標図は、典型的な半値角(2θ_1/2)130°の広いランバーシアンに近い放射パターンを示しています。内蔵リフレクターはこのビームを整形し、広範囲からの視認性が重要なインジケーターアプリケーションに適した一貫した視野角を提供します。

4. 機械的仕様とパッケージング情報

4.1 パッケージ外形寸法

SMDパッケージはコンパクトなフットプリントを有しています。主要寸法は、本体サイズが約3.2mm x 2.8mm、高さが約1.9mmです。カソードは通常、パッケージ上のノッチや緑色の着色などの視覚的マーカーで識別されます。PCBランドパターン設計のための公差(一般的に±0.1mm)を含む詳細な外形図がデータシートに提供されています。

4.2 リールおよびテープパッケージング

部品は、幅12mmのエンボスキャリアテープに収められ、直径7インチ(178mm)のリールに巻かれています。各リールには1000個が含まれます。キャリアテープの寸法(ポケットサイズ、ピッチなど)は標準化されており、自動組立装置との互換性を確保しています。パッケージングには、特に非密閉型SMDパッケージにとって重要な、保管および輸送中の部品保護のため、乾燥剤やアルミ防湿バッグなどの防湿対策が含まれています。

4.3 ラベルとビニングシステムの説明

リール上のラベルには、重要な発注およびトレーサビリティ情報が記載されています。さらに重要なことに、デバイスの性能ビニングを示しています：

• CAT (光度ランク)：このコードは、リール上のLEDの最小光度ビンを指定し、生産ロット内での輝度の一貫性を保証します。
• HUE (主波長ランク)：このコードは波長ビンを指定し、色の一貫性を保証します。これは、複数のLEDを隣接して使用するアプリケーションで特に重要です。
• REF (順方向電圧ランク)：このコードは順方向電圧ビンを指定し、並列ストリングでの厳密な電流整合や特定のドライバ電圧要件を必要とする設計に役立ちます。

5. はんだ付けおよび実装ガイドライン

5.1 リフローはんだ付けプロファイル

このデバイスは、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。推奨される最大はんだ付け温度は、パッケージ端子部で260°C、217°C以上の総時間は60秒を超えないことです。予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階を含む典型的なリフロープロファイルに従う必要があります。赤外線または気相リフローの使用は互換性があると規定されています。

5.2 手はんだ付け

手はんだ付けが必要な場合は、細心の注意を払う必要があります。はんだごて先端温度は350°Cを超えてはならず、いずれかのリードとの接触時間は3秒以下に制限する必要があります。接合部とパッケージ本体の間のリードにヒートシンクを使用することができます。

5.3 保管および取り扱い

部品は、指定された保管温度範囲(-40°C ～ +100°C)内の条件で、未開封の防湿バッグに元の状態で保管する必要があります。バッグを開封した後は、指定された時間枠内(通常、工場条件下で168時間)に使用するか、メーカーの湿気感受性レベル(MSL)指示に従ってリフロー中の"ポップコーン現象"を防ぐために再ベーキングを行う必要があります。

6. アプリケーション提案と設計上の考慮点

6.1 電流制限

LEDは電流駆動デバイスです。電圧源から駆動する場合は、直列の電流制限抵抗が必須です。抵抗値はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。堅牢な設計のためには、部品間のばらつきがあっても電流が限界を超えないように、データシートの最大V_F(2.4V)を使用してください。

6.2 熱管理

電力損失は低い(最大60mW)ですが、PCB上の効果的な熱管理は寿命を延ばし、輝度を維持します。PCBランドパターンに適切なサーマルリリーフを確保し、可能であれば、放熱のためのグランドプレーンにサーマルパッド(存在する場合)を接続してください。最大電流と最高温度での同時動作は避けてください。

6.3 ESD対策

このデバイスは2000V HBMのESD耐量を持っていますが、組立および取り扱い中に潜在的な損傷を防ぐため、標準的なESD取り扱い予防策を遵守する必要があります。

6.4 光学設計

広い130°の視野角により、多くのインジケーターアプリケーションでは二次光学系なしでの直接視認に適しています。バックライト用途では、均一な照明を実現するために導光板や拡散板を使用することがあります。リフレクターカップは、側方放射を最小限に抑え、光を前方に導くのに役立ちます。

7. 技術比較と差別化

このLEDファミリーは、以下の主要な特徴によって差別化されています：

• チップ技術：AlGaInP半導体材料の使用により、GaAsPなどの旧来技術と比較して、赤色および黄緑色発光において高効率かつ優れた色飽和度を実現しています。
• 統合リフレクター：内蔵リフレクターカップにより、前方光出力が向上し、外部部品を必要とせずに明確なビームパターンを提供し、スペースとコストを削減します。
• 堅牢なパッケージング：このパッケージは、高信頼性のはんだ付けプロセス(鉛フリーリフロー)向けに設計されており、防湿対策を含むため、現代の電子機器製造に適しています。
• 包括的なビニング：3パラメータ(光度、波長、電圧)のビニングにより、設計者は一貫性を必要とするアプリケーション向けに、厳密な性能公差を持つ部品を選択できます。

8. よくある質問 (技術パラメータに基づく)

8.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長(λ_p)は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長(λ_d)は、LEDの知覚される色に一致する単色光の波長です。対称スペクトルを持つLEDでは、これらは近い値になります。設計者にとっては、色合わせには主波長の方がより関連性があります。

8.2 より高い輝度を得るために、このLEDを30mAで駆動できますか？

できません。連続順方向電流(I_F)の絶対最大定格は25mAです。30mAでの動作はこの定格を超えており、不可逆的な損傷を引き起こし、動作寿命を大幅に短縮し、信頼性保証を無効にする可能性があります。より高い輝度が必要な場合は、より高い電流定格のLEDを選択するか、アプリケーションが許容する場合はパルスモード(1/10デューティ比で最大60mA)を使用してください。

8.3 光度が厳密な範囲ではなく最小/代表値として与えられているのはなぜですか？

半導体製造プロセスのばらつきにより、LEDの性能はビニングされます。データシートは共通の参照として代表値を提供します。特定の発注に対する実際の保証最小値は、リールラベルのCAT(光度ランク)コードによって定義されます。エンジニアは、指定するビンの最小光度に基づいて設計する必要があります。

8.4 私のアプリケーションにとってHUEビニングはどの程度重要ですか？

アプリケーションによります。単一のインジケーターLEDの場合、HUEビニングは重要でないかもしれません。しかし、パネル、アレイ、またはバックライトで複数のLEDが隣接して使用される場合、異なるHUEビンの部品が混在すると、目立つ色の違い(カラービニング)が発生する可能性があります。そのようなアプリケーションでは、厳密なHUEビンを指定するか、同じロットからリール単位で発注することが不可欠です。

9. 実践的な設計と使用例

9.1 例1: 民生機器の状態表示インジケーター

シナリオ：ワイヤレススピーカーの電源ボタンインジケーター。
設計：中性の電源オン表示のためにSYG(イエローグリーン)バリエーションを使用します。3.3V電源と直列抵抗を使用して15mA(代表値20mA以下)で駆動します：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87Ω (82Ωまたは100Ωの標準値を使用)。これにより、十分な輝度を確保しながら、バッテリー寿命とデバイスの長寿命化を図ります。広い視野角により、様々な角度からの視認性が確保されます。

9.2 例2: メンブレンスイッチの凡例用バックライト

シナリオ：コントロールパネルのシンボル照明。
設計：パネルの周囲に配置し、導光板層に向けて内側を向けた複数のSUR(レッド)LEDを使用します。広い視野角は、光を導光板に結合させるのに役立ちます。筐体内の温度上昇の可能性があるため、順方向電流デレーティング曲線を参照してください。製品の寿命にわたって信頼性の高い動作を確保するために、LEDをフル25mAではなく18-20mAで駆動することが賢明かもしれません。均一性は、同じCATおよびHUEビンからLEDを選択することで改善できます。

10. 技術原理とトレンド

10.1 動作原理

このLEDは、リン化アルミニウムガリウムインジウム(AlGaInP)で作られた半導体p-n接合に基づいています。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、そこで再結合します。この再結合中に放出されるエネルギーは、光子(光)として放出されます。AlGaInP合金の特定の組成は、バンドギャップエネルギーを決定し、それが直接、発光の波長(色)を定義します—この場合は赤色と黄緑色です。エポキシ樹脂封止材はチップを保護し、光出力を整形するレンズとして機能し、必要に応じて蛍光体を含みます(これらの単色タイプでは含みません)。リフレクターカップは、通常、高反射性プラスチックまたはコーティング材料で作られており、チップを囲んで側方放射光を前方に再指向させ、意図した視認方向での有効光度を増加させます。

10.2 業界トレンド

このようなSMD LEDの開発は、以下の主要な業界トレンドに沿っています：

• 小型化と統合：光出力を維持または向上させながら、パッケージサイズを継続的に縮小。リフレクターや静電気保護などの機能をパッケージ内に統合することが標準化されています。
• 高効率化：内部量子効率(IQE)と光取り出し効率の継続的な改善により、より高い発光効率(電気ワット当たりのより多くの光)が実現され、電力消費と熱負荷が低減されます。
• 信頼性の向上：パッケージング材料(エポキシ、シリコーン)およびダイアタッチ技術の改善により、熱サイクル、湿気、その他の環境ストレスに対する耐性が高まり、より長い動作寿命(多くの場合、50,000時間以上でL70/B50定格)が実現されています。
• 標準化と自動化：パッケージング(7インチリール上の12mmテープなど)とフットプリントは高度に標準化されており、自動組立を合理化して製造コストを削減します。
• 色の一貫性への注力：視覚的均一性が極めて重要な民生電子機器やディスプレイのアプリケーションでは、波長(HUE)と光度(CAT)に対するより厳密なビニング公差がますます要求されています。

このコンポーネントは、この進化する状況の中で、成熟した、信頼性が高く、費用対効果の高いソリューションを表しており、主流のインジケーターおよびバックライトアプリケーションの広範な範囲に適しています。