LEDランプ 494-10SURT/S530-A3 データシート - 5mmパッケージ - 順電圧2.0V - 鮮やかな赤色 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度5mmスルーホールLEDランプの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、優れた発光出力を要求するアプリケーション向けに設計されたシリーズの一部です。鮮やかな赤色を発光するためにAlGaInP（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）半導体チップを採用し、赤色透明エポキシ樹脂で封止されています。信頼性と堅牢性を考慮した設計により、様々な電子インジケータやバックライト用途に適しています。

1.1 中核的利点

• 高輝度：より高い光度を必要とするアプリケーション向けに特別に設計されています。
• 規格適合：本製品は、RoHS、EU REACHなどの主要な環境規制に適合し、ハロゲンフリー（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）です。
• 包装オプション：自動組立プロセス向けにテープ＆リールでの供給が可能です。
• 指向角の選択：様々なアプリケーションのニーズに合わせて、複数の指向角が用意されています。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDランプの主な用途は、明確で明るい視覚的インジケータが不可欠な民生用電子機器およびコンピュータ周辺機器です。典型的な使用例は以下の通りです：

• テレビ（状態表示、バックライト）
• コンピュータモニター
• 電話機
• 汎用コンピュータ機器

2. 詳細な技術パラメータ分析

このセクションでは、デバイスの電気的、光学的、熱的仕様について、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生じる可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 連続順電流（I_F）：25 mA。これは連続的に印加できる最大の直流電流です。
• ピーク順電流（I_FP）：60 mA。このパルス電流定格（デューティサイクル1/10、1 kHz）は、短時間の非連続動作用です。
• 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。デバイスが熱として放散できる最大電力です。
• 動作・保管温度：-40°C ～ +85°C（動作）、-40°C ～ +100°C（保管）。
• はんだ付け温度：260°C、5秒間。これは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

順電流20mA、周囲温度25°C（T_a）の標準試験条件で測定。

• 光度（I_v）：代表値は32 mcd（ミリカンデラ）、最小値は16 mcdです。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）：100度（代表値）。これは光度がピーク値の半分に低下する全角であり、ビームの広がりを定義します。
• ピーク波長（λ_p）：632 nm（代表値）。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）：624 nm（代表値）。LEDの知覚される色に最も一致する単一波長です。
• 順電圧（V_F）：1.7V（最小）から2.4V（最大）の範囲で、20mA時の代表値は2.0Vです。これは回路設計や電流制限抵抗の計算に極めて重要です。
• 逆電流（I_R）：逆バイアス5V時、最大10 µA。

測定許容差：順電圧（±0.1V）、光度（±10%）、主波長（±1.0nm）。精密設計ではこれらの不確かさを考慮する必要があります。

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動作を示すいくつかの特性曲線が提供されています。

3.1 スペクトル分布と指向性

相対強度対波長曲線は、632 nm付近を中心とした狭い発光スペクトルを示しており、AlGaInP赤色LEDの特徴です。指向性パターン（極座標図）は、100度の指向角を視覚的に表し、中心軸から強度がどのように低下するかを示しています。

3.2 電気的・熱的関係

• 順電流対順電圧（I-V曲線）：この非線形曲線は、LEDの動的抵抗を決定し、適切な駆動回路を設計するために不可欠です。ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。
• 相対強度対順電流：光出力が電流とともに増加することを示していますが、全範囲で必ずしも線形ではありません。これは、所望の輝度を得るための駆動電流の決定に役立ちます。
• 相対強度対周囲温度：光出力の負の温度係数を示しています。温度が上昇すると、効率と光出力は一般的に低下します。
• 順電流対周囲温度：デレーティングガイドラインと組み合わせて使用されることが多く、この曲線は高温環境での最大安全動作電流を決定するのに役立ちます。

4. 機械的・包装情報

4.1 パッケージ寸法

デバイスは標準的な5mmラジアルリードパッケージに収められています。主な寸法上の注意点は以下の通りです：

• 全ての寸法はミリメートル単位です。
• フランジ高さは1.5mm（0.059\"）未満でなければなりません。
• 特に指定がない限り、標準公差は±0.25mmです。

寸法図は、リード間隔、レンズ直径と形状、全高を指定しており、これはPCBフットプリント設計や筐体への適切な収まりを確保するために重要です。

4.2 極性識別

カソードは通常、レンズ縁の平坦部や、より短いリードによって識別されます。逆バイアスによる損傷を防ぐため、取り付け時には正しい極性を守る必要があります。

5. はんだ付け・組立ガイドライン

適切な取り扱いは、デバイスの信頼性と性能を維持するために重要です。

5.1 リード成形

• エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。
• 成形ははんだ付け soldering.
• の前に行ってください。パッケージにストレスをかけないようにします。リードにストレスをかけるようなPCB穴の位置ずれは、エポキシとLEDを劣化させる可能性があります。
• リードの切断は室温で行ってください。

5.2 はんだ付けパラメータ

手はんだ：はんだごて先端温度最大300°C（最大30W）、はんだ付け時間最大3秒、はんだ接合部からエポキシボールまでの距離を最低3mm確保してください。
フロー/ディップはんだ付け：予熱最大100°C（最大60秒）、はんだ浴温度最大260°Cで5秒間、接合部からボールまでの距離を3mm確保してください。
一般規則：高温でのリードへのストレスを避けてください。複数回のはんだ付けは行わないでください。機械的衝撃を与えずに室温まで徐冷させてください。可能な限り低い有効温度を使用してください。

5.3 保管・取り扱い

• 保管：推奨条件は温度≤30°C、相対湿度≤70%です。出荷後3ヶ月が推奨保管期間です。長期保管（最大1年）の場合は、窒素と乾燥剤を入れた密閉容器を使用してください。
• ESD（静電気放電）：本デバイスはESDに敏感です。取り扱い時には、標準的なESD対策（接地された作業台、リストストラップ）を講じてください。
• 洗浄：必要な場合は、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、アプリケーション向けに事前に適合性が確認されていない限り避けてください。ダイを損傷する可能性があります。

5.4 熱管理

適切な熱管理は長寿命のために不可欠です。動作電流は、デレーティング曲線に示されているように、より高い周囲温度では適切にデレーティングする必要があります。最終アプリケーションにおけるLED周囲の温度は制御されなければなりません。

6. 包装・発注情報

6.1 包装仕様

LEDは、輸送・保管中の損傷を防ぐため、防湿・帯電防止素材で包装されています。包装の階層は以下の通りです：

1. 帯電防止バッグ：200個から1000個を収納。
2. 内箱：4袋を収納。
3. 外箱：10個の内箱を収納。

6.2 ラベル説明とビニング

包装ラベルには、製品識別と性能ビニングのためのコードが含まれています：

• P/N：生産番号（例：494-10SURT/S530-A3）。
• CAT：光度ランク（輝度ビン）。
• HUE：主波長ランク（色ビン）。
• REF：順電圧ランク（電圧ビン）。
• LOT No：トレーサブルな製造ロット番号。

このビニングシステムにより、電気的・光学的パラメータが指定されたサブ範囲内に収まり、自動化生産における一貫した性能が保証されます。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 回路設計

電圧源からLEDを駆動する場合は、電流制限抵抗が必須です。抵抗値（R）はオームの法則を用いて計算できます：R = (V_電源- V_F) / I_F。堅牢な設計のためには、データシートの最大V_F（2.4V）を使用し、部品公差があってもI_Fが20mAを超えないようにします。5V電源の場合：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。標準的な150 Ωの抵抗を使用すれば安全マージンが得られます。

7.2 PCBレイアウト

機械的ストレスを避けるため、PCBの穴間隔がLEDのリード間隔と正確に一致するようにしてください。推奨される3mmのはんだ付け距離を確保するため、エポキシボール周囲に十分なクリアランスを設けてください。

7.3 熱設計

周囲温度が高いアプリケーションや、複数のLEDが密集して配置される場合には、熱デレーティングを考慮してください。局所温度が推奨範囲を超える場合は、加速されたルーメン減衰や潜在的な故障を防ぐために、駆動電流を減らしてください。

8. 技術比較と差別化

このAlGaInPベースの赤色LEDは、GaAsP（ガリウムヒ素リン）のような旧来の技術と比較して、明確な利点を提供します：

• 高効率・高輝度：AlGaInPは著しく高い発光効率を提供し、同じ駆動電流でより明るい出力が得られます。
• 優れた色純度：624 nmの主波長は、GaAsP LEDのしばしばオレンジがかった赤と比較して、より深く、より飽和した鮮やかな赤を生み出します。
• より良い温度安定性：AlGaInPデバイスは、デレーティングは依然として必要ですが、一般的に温度範囲にわたってより安定した性能を示します。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

いいえ。連続順電流の絶対最大定格は25 mAです。30 mAでの動作はこの定格を超えており、過度の接合部温度、急速なルーメン減衰、破壊的故障を引き起こす可能性があります。より高い輝度が必要な場合は、より高い電流定格のLEDを選択してください。

9.2 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長（λ_p）：発光光学パワーが最も高い物理的な波長です。
主波長（λ_d）：人間の目が知覚する、LEDの色に一致する単一波長です。赤色LEDの場合、λ_dはしばしばλ_pよりもわずかに短くなります。アプリケーションにおける色の仕様には、λ_dの方がより関連性があります。

9.3 はんだ接合部から3mmの距離がなぜそれほど重要なのですか？

半導体ダイを封止しているエポキシ樹脂は高温に敏感です。ボールに近すぎる位置ではんだ付けすると、過剰な熱が伝わり、内部クラック（熱衝撃）、剥離、または樹脂の光学特性の変化を引き起こす可能性があり、早期故障や光出力の低下につながります。

10. 動作原理と技術動向

10.1 基本的な動作原理

これは半導体フォトニックデバイスです。ダイオードのターンオン電圧（約1.7-2.4V）を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（AlGaInP量子井戸）に注入されます。これらの電荷キャリアが再結合するとき、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、発光する光の波長（色）を定義します—この場合は赤色です。

10.2 業界動向

この5mmランプのようなスルーホールLEDは、インジケータや単純な照明用途で広く使用され続けていますが、業界のトレンドは表面実装デバイス（SMD）パッケージ（例：0603、0805、2835）に強く向かっています。SMDは現代の製造において利点を提供します：小型化、低プロファイル、自動ピックアンドプレース組立への適合性の向上、そして多くの場合、PCBへの直接取り付けによる熱管理の改善です。しかし、スルーホールLEDは、試作、ホビイスト用途、およびディスクリートパッケージからの優れた単点輝度や広い指向角が必要な状況では、依然として利点を保持しています。