A203B/SUR/S530-A3 LEDランプアレイ データシート - 外形寸法 5.0x2.0x4.0mm - 電圧 2.0V - 電力 60mW - ブリリアントレッド - 日本語技術文書

1. 製品概要

A203B/SUR/S530-A3は、主に電子機器のインジケータとして使用するために設計された、低電力・高効率のLEDランプアレイです。本製品は、プラスチックホルダーと個別のLEDランプを組み合わせて構成されており、プリント基板やパネルに容易に実装可能な汎用性の高いアレイを形成します。その中核的な利点は、最小限の電力消費、コスト効率の良さ、そしてカラー組み合わせにおける優れた設計の柔軟性です。ターゲット市場は、民生用電子機器、産業用制御パネル、計測機器のメーカー、および明確で信頼性の高い状態や機能表示を必要とするあらゆるアプリケーションを含みます。

1.1 中核的特徴と利点

• 低消費電力：エネルギー効率の高い動作に最適化されており、バッテリー駆動や電力に敏感なデバイスに適しています。
• 高効率・低コスト：入力電力に対して明るい発光出力を提供し、優れた性能対コスト比を実現します。
• 設計の柔軟性：アレイ内でのLEDカラーの良好な制御と自由な組み合わせを可能にし、カスタマイズされたインジケータソリューションを実現します。
• 機械設計：確実なロック機構を備え、容易な組み立てを考慮して設計されています。アレイは垂直・水平方向に積層可能で、スペース効率の良いモジュール設計を容易にします。
• 多様な実装方法：プリント基板（PCB）やパネルに容易に実装できます。
• 環境規格適合：本製品は鉛フリー（Pbフリー）、RoHS指令に準拠、EU REACH要件を満たし、ハロゲンフリー（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）です。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに規定されている主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

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。これらの限界値以下またはでの動作は保証されません。

• 連続順方向電流（I_F）：25 mA。これはLEDに連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順方向電流（I_FP）：60 mA（デューティ比 1/10 @ 1kHz）。特定のパルス条件下では、より高い電流の短いパルスが許容されます。
• 逆電圧（V_R）：5 V。逆バイアスでこの電圧を超えると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 電力損失（P_d）：60 mW。周囲温度Ta=25°Cにおいてパッケージが放散できる最大電力です。
• 動作温度（T_opr）：-40 ～ +85 °C。信頼性のある動作が可能な周囲温度範囲です。
• 保存温度（T_stg）：-40 ～ +100 °C。
• はんだ付け温度（T_sol）：260 °C、5秒間。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

これらは、特に断りのない限り、Ta=25°C、I_F=20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 順方向電圧（V_F）：2.0V（代表値）、範囲は1.7Vから2.4V。これは動作時のLED両端の電圧降下です。設計者は駆動回路がこの電圧を供給できることを確認する必要があります。
• 光度（I_V）：200 mcd（代表値）、最小100 mcd。これは赤色光出力の知覚される明るさを定量化します。
• 指向角（2θ_1/2）：30度（代表値）。これは光度がピーク強度の少なくとも半分である角度の広がりを定義します。30度の角度は比較的指向性の強いビームを示し、指向性のある表示に適しています。
• ピーク波長（λ_p）：632 nm（代表値）。光出力が最大となる波長です。
• 主波長（λ_d）：624 nm（代表値）。人間の目が知覚する単一波長で、色をブリリアントレッドと定義します。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：20 nm（代表値）。発光のスペクトル幅であり、色純度を示します。
• チップ材料：AlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）。この半導体材料は、赤色から琥珀色の範囲で高い効率で知られています。
• 樹脂カラー：赤色拡散。レンズは赤色に着色され拡散されており、光出力を柔らかくし、指向角の均一性を向上させます。

3. 性能曲線分析

データシートには、様々な条件下でのデバイスの挙動を理解するために重要ないくつかの特性曲線が含まれています。

3.1 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632 nm（代表値）をピークとし、帯域幅は約20 nmです。発光色が赤色スペクトル内にあることを確認します。

3.2 指向性パターン

光強度の空間分布を示し、30度の指向角と相関します。このパターンは、拡散LEDに一般的なランバートまたは準ランバート分布を示しています。

3.3 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

この非線形曲線はドライバ設計に不可欠です。V_FがI_Fとともに増加することを示しています。安定した動作のためには、LEDは電流駆動デバイスであるため、電流制限抵抗または定電流ドライバが必須です。

3.4 相対強度対順方向電流

動作範囲内では、光出力（強度）が順方向電流にほぼ比例することを示しています。ただし、非常に高い電流では発熱の増加により効率が低下する可能性があります。

3.5 相対強度対周囲温度

発光出力の負の温度依存性を示しています。周囲温度（T_a）が上昇すると、光度は一般的に減少します。この熱的デレーティングは高温アプリケーションで考慮する必要があります。

3.6 順方向電流対周囲温度

順方向電流特性が温度とともにどのように変化する可能性があるかを示します。一貫した性能を維持するための熱管理の重要性を強調しています。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ外形寸法

機械図面は、LEDランプアレイの物理的なサイズを規定しています。主要な寸法には、全長、全幅、全高、リード間隔、エポキシボールの位置が含まれます。特に断りのない限り、すべての寸法はミリメートル単位で、標準公差は±0.25mmです。リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る点で測定され、これはPCBフットプリント設計にとって重要です。

4.2 極性識別

提供されたテキストでは明示的に詳細が記述されていませんが、一般的なLEDアレイには、カソードを示すマーキング（平らなエッジ、切り欠き、または長いリードなど）があります。PCBフットプリントは、この極性に一致するように設計され、組み立て時の正しい向きを確保する必要があります。

5. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

適切な取り扱いは、損傷を防止し、長期的な信頼性を確保するために重要です。

5.1 リード成形

• 曲げは、エポキシボールの基部から少なくとも3mm離れた場所で行い、パッケージへの応力を避けてください。
• はんだ付け前にリードを成形してください。
• 成形中にパッケージに応力を加えないでください。
• リードは室温で切断してください。
• PCBの穴がLEDリードと完全に一致するようにし、実装時の応力を避けてください。

5.2 保管条件

• 推奨保管条件：温度 ≤ 30°C、相対湿度 ≤ 70%。
• 出荷後の有効保管期間は、これらの条件下で3ヶ月です。
• 長期保管（最大1年）の場合は、窒素雰囲気と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。
• 結露を防ぐため、湿気の多い環境での急激な温度変化を避けてください。

5.3 はんだ付けプロセス

一般規則：はんだ接合部からエポキシボールまでの最小距離を3mm確保してください。

手はんだ：はんだごて先温度 ≤ 300°C（最大30Wのごて）、はんだ付け時間 ≤ 3秒。

フロー/ディップはんだ付け：予熱 ≤ 100°C（≤ 60秒）、はんだ浴温度 ≤ 260°C、時間 ≤ 5秒。

重要な注意事項：

• 高温段階中にリードに応力を加えないでください。
• はんだ付け（ディップまたは手はんだ）は1回のみとし、複数回行わないでください。
• はんだ付け後、LEDが室温に冷却されるまで機械的衝撃から保護してください。
• ピーク温度からの急冷を避けてください。
• 常に最低限の有効はんだ付け温度を使用してください。

5.4 洗浄

• 必要な場合のみ、室温のイソプロピルアルコールで ≤ 1分間洗浄してください。
• 室温で乾燥させてください。
• 超音波洗浄は避けてください。避けられない場合は、損傷が発生しないことを確認するためにプロセスを事前に評価してください。

5.5 熱管理

適切な熱設計が不可欠です。動作電流は、アプリケーションの周囲温度と熱経路に基づいて、データシートに示唆されているデレーティング曲線を参照して適切にデレートする必要があります。不十分な放熱は、光出力の低下、加速された経年劣化、早期故障につながる可能性があります。

6. 梱包および発注情報

6.1 梱包仕様

部品は、静電気放電（ESD）や湿気による損傷を防ぐために梱包されています。梱包システムには以下が含まれます：

• 帯電防止プレートまたはトレイ。
• 内箱。
• 外箱（マスターカートン）。

6.2 梱包数量

• 袋あたり200個。
• 内箱あたり4袋（内箱あたり合計800個）。
• 外箱あたり10個の内箱（マスターカートンあたり合計8000個）。

6.3 ラベル説明

ラベルには、トレーサビリティと識別のための主要情報が含まれています：

• CPN：顧客部品番号。
• P/N：メーカー部品番号（例：A203B/SUR/S530-A3）。
• QTY：梱包内の数量。
• CAT：性能ランクまたはビン。
• HUE：主波長。
• REF：参照コード。
• LOT No：製造ロット番号（トレーサビリティ用）。

7. アプリケーションノートおよび設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

主に、様々な電子機器において、状態、度合い、機能、または位置を表示するためのインジケータとして使用されます。例としては：

• 民生用機器の電源オン/オフインジケータ。
• 産業用制御パネルのモードまたは状態インジケータ。
• オーディオ機器や試験機器のレベルインジケータ。
• 複数の設定を持つデバイスの位置マーカー。

7.2 回路設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗または定電流ドライバを使用して順方向電流（I_F）を設定してください。抵抗値は R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 電圧マージン：駆動回路を設計する際には、V_Fの変動（1.7Vから2.4V）を考慮し、ユニット間で一貫した明るさを確保してください。
• 逆電圧保護：LEDは逆方向で5Vに耐えられますが、回路内で逆バイアス状態を避けることが良い習慣です。ACまたは双極性信号アプリケーションでは、並列（逆バイアス）の保護ダイオードが必要になる場合があります。
• PCBレイアウト：パッケージ外形寸法とリード間隔に従ってフットプリントを設計してください。はんだ付けガイドラインに従って、エポキシボールの周囲に十分なクリアランスを確保してください。

7.3 積層と組み立て

積層可能な設計（垂直・水平）により、高密度アレイやカスタムインジケータ形状を作成できます。積層する際は、機械的なクリアランスを確保し、隣接するユニット間の潜在的な熱的結合を考慮してください。

8. 技術比較と差別化

直接比較には特定の競合データが必要ですが、A203B/SUR/S530-A3はいくつかの差別化された特徴を提供します：

• アレイ形式：組み合わせ可能なランプを備えた統合プラスチックホルダーは、複数の個別LEDを実装する場合と比較して、組み立てと位置合わせを簡素化します。
• 積層性：このモジュール化された機能はすべてのインジケータLEDに共通ではなく、垂直または水平配置のための独自の設計の柔軟性を提供します。
• 包括的な規格適合：RoHS、REACH、および厳格なハロゲンフリー規格への同時適合により、最も要求の厳しい世界市場や環境に配慮した設計に適しています。
• バランスの取れた性能：赤色AlGaInP LEDとして、明るさ（代表値200 mcd）、指向角（30度）、低順方向電圧（代表値2.0V）の良い組み合わせを提供します。

9. よくある質問（FAQ）

Q1: このLEDの推奨動作電流は何ですか？
A1: データシートはI_F=20mAでの特性を規定しており、これは一般的な動作点です。最大連続電流は25 mAです。最適な寿命と効率のためには、20mA以下で動作することをお勧めします。

Q2: 5Vまたは3.3Vのロジック電源から直接このLEDを駆動できますか？
A2: はい、ただし電流制限抵抗を使用する必要があります。5V電源で目標I_Fを20mA、代表的なV_Fを2.0Vとすると、抵抗値は (5V - 2.0V) / 0.02A = 150オームとなります。3.3Vの場合も同様の計算を行ってください。

Q3: アノードとカソードはどのように識別しますか？
A3: 極性マーキングについてはパッケージ図面を参照してください。一般的に、長いリードがアノード（正極）であり、またはパッケージにはカソード付近に平らな側面や切り欠きがある場合があります。

Q4: このLEDは屋外アプリケーションに適していますか？
A4: 動作温度範囲は-40～+85°Cであり、多くの屋外条件をカバーします。ただし、パッケージは防水や紫外線耐性について特別に定格されていません。屋外使用の場合は、追加の環境保護（コンフォーマルコーティング、密閉筐体）が必要になります。

Q5: 保管条件が重要なのはなぜですか？
A5: LEDは湿気吸収に敏感です。不適切な保管は、高温はんだ付けプロセス中に急速な蒸気膨張によるポップコーン現象や内部損傷を引き起こす可能性があります。

10. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：携帯機器用の多段階バッテリー充電インジケータの設計。
実装方法：複数のA203B/SUR/S530-A3ランプアレイを使用し、それぞれが充電レベル（例：25%、50%、75%、100%）を表します。これらを垂直に積層してバーグラフを形成できます。シンプルなマイクロコントローラまたは専用のバッテリーゲージICがバッテリー電圧を監視します。異なる電圧閾値で、トランジスタスイッチを介して対応する数のLEDアレイを点灯させます。30度の指向角により、正面からインジケータが明確に見え、低いV_Fと電流要件により、監視対象のバッテリーへの負荷を最小限に抑えます。積層可能な設計により、PCB上の物理的レイアウトが簡素化されます。

11. 動作原理

A203B/SUR/S530-A3は、半導体p-n接合に基づく固体光源です。接合の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、n型AlGaInP半導体からの電子が活性領域でp型材料からの正孔と再結合します。この再結合プロセスにより、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。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、これが直接発光の波長（色）に対応します。この場合、約624-632 nmのブリリアントレッドです。拡散赤色エポキシ樹脂レンズは、半導体から光を取り出し、ビームを形成（30度指向角）、チップに対して機械的および環境的保護を提供します。

12. 技術トレンド

A203B/SUR/S530-A3のようなインジケータLEDは、より広範なLED技術のトレンドの中で進化を続けています。より高い発光効率（電力入力あたりのより多くの光出力）への絶え間ない推進があり、カラーLEDでは、エピタキシャル構造と蛍光体システムの最適化（直接発色のAlGaInPにはあまり関連しませんが）がしばしば含まれます。小型化は依然として主要なトレンドであり、コンパクトなデバイスでのより小さなインジケータを可能にします。統合は別の方向性であり、より複雑な駆動回路や複数の色（RGB）が単一パッケージに組み込まれています。さらに、より厳格な環境規格適合と持続可能性への要求が、パッケージや基板のための新しい、より環境に優しい材料の開発を推進しています。この製品に見られる積層可能でモジュール化されたコンセプトは、現代の電子機器製造における設計の柔軟性と組み立ての容易さへのトレンドと一致しています。