LEDランプ 523-2UYD/S530-A3 データシート - 5mm ラウンド - 電圧 2.0V - ブリリアントイエロー - 60mW - 技術文書

1. 製品概要

523-2UYD/S530-A3は、汎用インジケータ用途向けに設計された高輝度スルーホールLEDランプです。AlGaInPチップ技術を採用し、ブリリアントイエローの拡散光を出力します。信頼性の高い性能、広い視野角、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件を含む主要な環境指令への準拠が特徴です。

1.1 中核的利点

• 高輝度：より高い光度を必要とする用途向けに特別に設計されています。
• 広視野角：代表的な120度の半値角により、様々な視点から良好な視認性を確保します。
• 環境規制準拠：本製品はEU RoHSおよびREACH規制に準拠しています。またハロゲンフリーであり、臭素(Br)および塩素(Cl)含有量はそれぞれ900 ppm未満、その合計は1500 ppm未満です。
• 包装の柔軟性：自動組立プロセス向けにテープ&リール供給が可能です。
• 堅牢な構造：一般的な電子環境における信頼性の高い長寿命動作を実現する設計です。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは主に民生電子機器および情報技術分野を対象としています。主要な用途には、テレビ、コンピュータモニター、電話機、一般的なコンピュータ周辺機器などのデバイスにおける状態表示、バックライト、パネル照明が含まれます。

2. 技術パラメータ：詳細な客観的分析

以下のセクションでは、データシートに定義されたLEDの主要な技術仕様について、詳細かつ客観的な解説を提供します。特に断りのない限り、すべての値は周囲温度(Ta)25°Cにおける規定値です。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性がある限界を定義します。これらの条件下またはその近傍での動作は保証されておらず、信頼性の高い動作のためには避けるべきです。

• 連続順方向電流(I_F)：25 mA - 連続的に印加可能な最大DC電流です。
• ピーク順方向電流(I_FP)：60 mA - 1 kHz、デューティ比1/10のパルス条件下でのみ適用可能です。
• 逆電圧(V_R)：5 V - 逆方向に印加可能な最大電圧です。
• 電力損失(P_d)：60 mW - デバイスが損失できる最大電力です。
• 動作温度(T_opr)：-40°C から +85°C - 通常動作時の周囲温度範囲です。
• 保存温度(T_stg)：-40°C から +100°C。
• はんだ付け温度(T_sol)：5秒間 260°C - フローまたは手はんだ付け時の最大許容温度です。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、代表的な動作条件(I_F= 20 mA)におけるデバイスの性能を定義します。

• 光度(I_v)：12.5 mcd (代表値)、6.3 mcd (最小値)。これはLEDの知覚される明るさです。測定不確かさは±10%です。
• 視野角(2θ_1/2)：120° (代表値)。光度がピーク強度の少なくとも半分である角度範囲です。
• ピーク波長(λ_p)：591 nm (代表値)。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長(λ_d)：589 nm (代表値)。人間の目が知覚する単一波長であり、色を定義します。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)。ピーク強度の半分における放射スペクトルの幅です。
• 順方向電圧(V_F)：2.0 V (代表値)、1.7 V (最小) から 2.4 V (最大) の範囲です。測定不確かさは±0.1 Vです。
• 逆電流(I_R)：V_R= 5 V において 10 μA (最大)。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、主要な性能のばらつきに基づいてLEDを分類するためのビニングシステムの使用を示しています。これにより、重要な設計パラメータについて製造ロット内の一貫性が確保されます。参照されるラベルは以下の通りです：

• CAT：光度(I_v)のランク。測定された輝度出力によってLEDをグループ化します。
• HUE：主波長(λ_d)のランク。正確な色度点によってLEDをグループ化します。
• REF：順方向電圧(V_F)のランク。指定電流における電圧降下によってLEDをグループ化します。

設計者は、色や輝度が重要な用途での正確な選択のために、メーカーからの特定のビニング情報を参照する必要があります。

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挙動を示すいくつかの特性曲線を提供します。これらは堅牢な回路設計に不可欠です。

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であり、AlGaInPチップの単色性を確認しています。

4.2 指向性パターン

極座標プロットは120度の代表的な視野角を示し、拡散LEDに一般的なランバート型に近い放射パターンを示しており、広く均一な照明を提供します。

4.3 順方向電流対順方向電圧(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、順方向電圧は約2.0Vです。この曲線は電流制限抵抗の設計に極めて重要です。

4.4 相対強度対順方向電流

光束出力は電流に対して超線形的に増加します。デバイスは25 mAの連続電流に対して定格されていますが、20 mAでの光出力が特性評価の標準です。20 mA以上で動作すると輝度は増加しますが、電力損失と接合温度も増加します。

4.5 熱特性

2つの重要な曲線が提供されています：
相対強度対周囲温度：光束出力は周囲温度が上昇するにつれて減少することを示しています。これは高温環境における重要なデレーティング要因です。
順方向電流対周囲温度：信頼性を維持し、光束維持率の急速な低下を防ぐために、高温で電流をデレーティングする必要性に暗黙的に関連しています。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

5.1 パッケージ寸法

このLEDは標準的な5mmラウンド、ラジアルリードパッケージです。図面からの主要な寸法上の注意点は以下の通りです：

• すべての寸法はミリメートル(mm)です。
• フランジ(ドーム基部の縁)の高さは1.5mm未満でなければなりません。
• 指定されていない寸法のデフォルト公差は±0.25mmです。
• 図面は、スルーホールPCB実装に標準的な、リード間隔、ドーム直径と高さ、リード長さと直径を規定しています。

5.2 極性識別

カソードは通常、LEDのプラスチックフランジの縁にある平らな部分および/または短いリードによって識別されます。アノードは長いリードです。取り付け時には正しい極性を守る必要があります。

6. はんだ付けと組立ガイドライン

LEDへの損傷を防ぐため、適切な取り扱いが不可欠です。

6.1 リード成形

• 曲げ加工は、エポキシボディの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。
• はんだ付け前にリードを成形してください。
• パッケージにストレスをかけないでください。リードにストレスをかけるような位置ずれしたPCB穴は、エポキシ樹脂を劣化させる可能性があります。
• リードは室温で切断してください。

6.2 はんだ付けプロセス

手はんだ付け：はんだごて先端温度最大300°C (最大30Wのはんだごての場合)、はんだ付け時間最大3秒。はんだ接合部からエポキシボディまでの最小距離を3mm確保してください。
フロー(DIP)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、5秒間。最小距離3mmを確保してください。
一般的なルール：高温時にリードにストレスをかけないでください。複数回のはんだ付けは行わないでください。LEDが室温まで冷却するまで衝撃から保護してください。急冷は避けてください。推奨はんだ付け温度プロファイルグラフが提供されており、徐々に温度を上昇させ、5秒間260°Cのピークを維持し、制御された降下を示しています。

6.3 洗浄

必要に応じて、室温のイソプロピルアルコールで1分以内にのみ洗浄してください。超音波洗浄は、特定の組立に対してその影響が事前に評価されていない限り使用しないでください。超音波エネルギーはLED構造を損傷する可能性があります。

6.4 保管条件

出荷後、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。推奨保管寿命は3ヶ月です。長期保管(最大1年)の場合は、窒素雰囲気と吸湿剤を入れた密閉容器を使用してください。

7. 熱管理とESD

7.1 熱管理

適切な熱設計が重要です。動作電流は、周囲温度に基づいてデレーティング曲線を参照し、適切にデレーティングする必要があります。アプリケーションにおけるLED周囲の温度を制御することで、寿命を延ばし、光出力を維持できます。

7.2 静電気放電(ESD)感受性

本製品は静電気放電またはサージ電圧に敏感です。取り扱いおよび組立時には、接地された作業台やリストストラップの使用を含む、標準的なESD予防措置に従う必要があります。

8. 包装と発注情報

8.1 包装仕様

LEDは静電気防止、防湿材料で包装されています。

• ユニットパック：静電気防止バッグあたり最小200個から500個。
• 内箱：内箱あたり5袋。
• 外箱：外箱あたり10個の内箱。

8.2 ラベル説明

包装上のラベルには以下の情報が含まれています：

• CPN：顧客の生産番号。
• P/N：生産番号(メーカーの部品番号)。
• QTY：包装数量。
• CAT/HUE/REF：それぞれ光度、主波長、順方向電圧のビニングコード。
• LOT No：トレーサブルなロット番号。

9. アプリケーション設計上の考慮事項

9.1 回路設計

LEDを流れる電流を制限するために、単純な直列抵抗が必要です。抵抗値(R)はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_supply- V_F) / I_F。代表的なV_F2.0V、希望するI_F20 mA、電源5Vを使用すると：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。抵抗の電力定格はI²R = (0.02)²* 150 = 0.06Wであるため、標準的な1/8Wまたは1/4W抵抗で十分です。

9.2 PCBレイアウト

PCBの穴径がリード径と適切な公差で一致していることを確認してください。挿入時にリードにストレスがかからないように、穴は位置合わせされていなければなりません。最良のはんだ付け結果を得るためには、エポキシボディから3mm以上の最小距離ルールに従ってください。

9.3 輝度の一貫性

複数のインジケータ間で均一な外観を必要とする用途では、サプライヤーに対して光度(CAT)と主波長(HUE)の厳しいビン指定を行ってください。

10. 技術比較と差別化

523-2UYD/S530-A3は、以下の属性の特定の組み合わせによって差別化されています：

• チップ技術：AlGaInPを採用しており、GaAsPなどの旧来技術と比較して黄色、オレンジ、赤色に対して非常に効率的です。
• 色と輝度：標準的な5mm LEDに対して、良好な光度(代表値12.5 mcd)を持つブリリアントイエロー色を提供します。
• 視野角：120度の広い視野角は、オフアクシス視認性が重要な用途において、狭い視野角のLEDよりも優れています。
• 規格準拠：包括的な環境規格準拠(RoHS、REACH、ハロゲンフリー)は、現代の電子機器製造における重要な利点です。

11. よくある質問(技術パラメータに基づく)

Q: このLEDを最大連続電流の25 mAで駆動できますか？
A: はい、ただし電気光学特性は20 mAで規定されていることに注意してください。25 mAで動作すると光出力は高くなりますが、電力損失(P_d= V_F* I_F)と接合温度も増加し、長期信頼性に影響を与え、光束維持率の低下を早める可能性があります。常に熱管理を考慮してください。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？
A: ピーク波長(591 nm)は、LEDが放射する光スペクトルの物理的なピークです。主波長(589 nm)は、人間の目が色として知覚する単一波長であり、全スペクトルと目の感度から計算されます。色の指定には主波長がより関連性があります。

Q: はんだ付けにおける3mm距離ルールはどれほど重要ですか？
A: 非常に重要です。エポキシボディから3mm以内ではんだ付けすると、過剰な熱がLEDパッケージに伝わり、半導体チップを損傷したり、エポキシレンズを劣化させたり、内部のワイヤーボンドを破断させたりする可能性があり、即時または潜在的な故障を引き起こします。

12. 設計事例研究

シナリオ：ネットワークルーター用の4つの黄色LEDからなる状態表示パネルの設計。
要件：一貫した輝度と色、広い角度から視認可能、最大60°Cの環境での信頼性の高い動作。
設計ステップ：

1. 選択：明るい黄色出力、120°視野角、-40から+85°Cの動作温度範囲により、523-2UYD/S530-A3が選択されました。
2. ビニング：視覚的一貫性を確保するため、発注時にはCAT(光度)とHUE(主波長)の厳しいビン指定を行います。
3. 回路設計：3.3Vシステム電源を使用し、電流制限抵抗を計算：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω (標準値68 Ωを使用)。電力：(0.02^2)*68 = 0.027W。
4. 熱に関する考慮：周囲温度60°Cでは、デレーティング曲線を参照する必要があります。寿命を維持するために駆動電流を20 mA以下に減らすか、PCBレイアウトでLEDが他の熱源の近くに配置されないようにする必要があります。
5. 組立：PCBの穴は仕様通りにドリル加工されます。フローはんだ付け時には、推奨される5秒間260°Cに一致するようにプロファイルを設定し、LEDボディが3mm点を超えて浸漬されないようにします。

13. 技術原理の紹介

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。順方向電圧が印加されると、電子と正孔がチップの活性領域で再結合し、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)に対応します。この場合は黄色(~589-591 nm)です。チップは拡散黄色エポキシ樹脂で封止されています。樹脂中の拡散粒子が光を散乱させ、クリアレンズと比較して広い120度の視野角とより柔らかく均一な外観を生み出します。

14. 業界動向と背景

表面実装デバイス(SMD) LEDが、その小さなサイズと自動ピック&プレース組立への適合性から新設計を支配していますが、5mmラウンドパッケージのようなスルーホールLEDは依然として関連性を持っています。その需要はいくつかの分野で持続しています：手はんだ付けの容易さによる教育キットやプロトタイピング、非常に高い信頼性と堅牢な機械的接続を必要とする用途、レガシー製品の保守と製造、大きなレンズサイズが光出力や視野角に有益である状況などです。このような部品のトレンドは、より高い効率、単位入力電力あたりのより大きな輝度、世界的な環境および材料規制へのより厳格な準拠に向かっており、これらすべてがこのデータシートの仕様に反映されています。