LEDランプ 313-2UYD/S530-A3 データシート - ブリリアントイエロー - 20mA - 2.0V - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、高輝度ブリリアントイエローLEDランプの技術仕様を提供します。本デバイスはAlGaInPチップ技術を用いて設計され、黄色拡散樹脂で封止されており、視認性向上と信頼性の高い性能が求められる用途に適しています。本シリーズは様々な視野角を選択可能で、自動組立プロセスに対応したテープ＆リール包装で提供されます。

本製品は堅牢かつ信頼性が高く、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）を含む主要な環境・安全規格に準拠しています。その主な設計目標は、様々な民生用および産業用電子機器アプリケーション向けに、より高い輝度レベルを提供することです。

2. 技術パラメータ詳細解釈

2.1 絶対最大定格

デバイスの動作限界は、周囲温度Ta=25°Cの条件下で定義されます。これらの定格を超えると永久破損を引き起こす可能性があります。

• 連続順方向電流 (IF):25 mA。これは連続的に印加可能な最大直流電流です。
• ピーク順方向電流 (IFP):60 mA。この定格は、1 kHz、デューティサイクル1/10のパルス条件下で適用されます。
• 逆電圧 (VR):5 V。この限界を超える逆電圧を印加すると、LED接合部を損傷する可能性があります。
• 許容損失 (Pd):60 mW。これはパッケージが放散可能な最大電力です。
• 動作温度 (Topr):-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 (Tstg):-40 ～ +100 °C。動作していない状態でデバイスを保管する安全な温度範囲です。
• はんだ付け温度 (Tsol):260 °C、5秒間。はんだ付けプロセスにおける最大温度と時間許容値です。

2.2 電気光学特性

主要な性能パラメータは、周囲温度Ta=25°C、順方向電流(IF)=20mA（典型的な動作点）で測定されます。

• 光度 (Iv):代表値は200 mcd、最小値は100 mcdです。このパラメータは、黄色光出力の知覚される明るさを示します。測定不確かさは±10%です。
• 視野角 (2θ1/2):代表値は50度です。これは、光度がピーク値の少なくとも半分となる角度範囲を定義します。
• ピーク波長 (λp):代表値は591 nmです。これはスペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長 (λd):代表値は589 nmです。これは人間の目が知覚する単一波長であり、LEDの色を表します。測定不確かさは±1.0 nmです。
• スペクトル放射帯域幅 (Δλ):代表値は15 nmです。これは発光のスペクトル幅を示します。
• 順方向電圧 (VF):代表値は2.0 V、20mA時における最小1.7 Vから最大2.4 Vの範囲です。測定不確かさは±0.1 Vです。
• 逆方向電流 (IR):逆電圧(VR)=5Vを印加した時の最大値は10 μAです。

3. ビニングシステム説明

本製品は、主要な光学・電気パラメータに基づいてデバイスを分類するビニングシステムを採用しており、アプリケーション設計における一貫性を確保します。包装上のラベルはこれらのビンを示しています。

• CAT (光度ランク):このコードは、測定された光度出力に基づいてLEDを分類します。
• HUE (主波長ランク):このコードは、主波長に基づいてLEDを分類します。これは黄色の正確な色合いに関連します。
• REF (順方向電圧ランク):このコードは、試験電流における順方向電圧降下に基づいてLEDを分類します。

このビニングにより、設計者は色や輝度の均一性が重要なアプリケーション向けに、厳密に制御された特性を持つLEDを選択することができます。

4. 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示すいくつかの特性曲線が含まれています。

4.1 相対強度 vs. 波長

この曲線は、591 nmのピーク波長を中心とし、代表的な帯域幅15 nmの発光スペクトルパワー分布を示し、ブリリアントイエローの色を確認します。

4.2 指向性パターン

このプロットは、代表的な視野角50度に対応する光の空間分布を視覚化し、強度が中心軸からどのように減少するかを示します。

4.3 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

このグラフは、順方向電圧と電流の間の指数関数的関係を描いています。20mAにおける代表的なVF=2.0Vは、この曲線上の重要なポイントです。これは電流制限回路を設計する上で不可欠です。

4.4 相対強度 vs. 順方向電流

この曲線は、光出力が順方向電流とともにどのように増加するかを示します。動作範囲内では一般的に線形ですが、より高い電流では飽和します。推奨される20mAで動作させることで、最適な効率と長寿命が確保されます。

4.5 相対強度 vs. 周囲温度

この曲線は、発光出力の負の温度係数を実証しています。周囲温度(Ta)が上昇すると、相対的な光出力は減少します。これはアプリケーションにおける熱管理にとって極めて重要です。

4.6 順方向電流 vs. 周囲温度

このグラフは、おそらく一定電圧または一定電力条件下での順方向電流と温度の関係を示しており、デレーティングの実践に役立ちます。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法図

データシートには、LEDパッケージの詳細な機械図面が提供されています。主要寸法には、全体のボディサイズ、リード間隔、エポキシレンズ形状が含まれます。すべての寸法はミリメートル(mm)です。

重要な注意事項:

• フランジの高さは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、寸法の一般公差は±0.25mmです。

5.2 極性識別

カソード（負極）リードは、通常、寸法図で識別されます。これは、レンズのフラット部分、パッケージの切り欠き、または短いリードによって示されることが一般的です。PCB実装時には正しい極性を遵守する必要があります。

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、デバイスの信頼性と性能を維持するために重要です。

6.1 リード成形

• リードは、エポキシバルブの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。
• リード成形は必ず soldering.
• 成形中にLEDパッケージにストレスをかけないようにし、内部損傷や破損を防いでください。
• リードフレーム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、実装ストレスを避けてください。

6.2 保管

• 受領後は、温度≤30°C、相対湿度(RH)≤70%で保管してください。これらの条件下での保管寿命は3ヶ月です。
• 3ヶ月を超える保管には、窒素雰囲気と乾燥剤を入れた密閉容器を使用し、最大1年間保管可能です。
• 高湿度環境での急激な温度変化は結露を引き起こす可能性があるため、避けてください。

6.3 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バルブまでの最小距離を3mm確保してください。

手はんだ:

• はんだごて先温度: 最大300°C (最大30Wのはんだごての場合)。
• リードあたりのはんだ付け時間: 最大3秒。

フロー（DIP）はんだ付け:

• 予熱温度: 最大100°C (最大60秒間)。
• はんだ浴温度 & 時間: 最大260°C、5秒間。

はんだ付けに関する重要な注意事項:

• 高温時にリードにストレスをかけないでください。
• はんだ付け（浸漬または手はんだ）は1回のみとし、複数回行わないでください。
• LEDが室温まで冷却するまで、エポキシバルブを衝撃/振動から保護してください。
• ピーク温度からの急冷は避けてください。
• 信頼性の高いはんだ接合が得られる最低限の温度を使用してください。
• フローはんだ付けには、推奨されるはんだ付けプロファイルに従ってください。

6.4 洗浄

• 必要に応じて、室温のイソプロピルアルコールで最大1分間のみ洗浄してください。
• 使用前に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。絶対に必要な場合は、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。

7. 熱管理

効果的な放熱は、LEDの性能と寿命にとって不可欠です。

• アプリケーション設計の初期段階で熱管理を考慮してください。
• アプリケーションの周囲温度に基づいて動作電流を適切にデレートしてください（性能グラフに示唆されるデレーティング曲線を参照）。
• 最終アプリケーションにおけるLED周囲の温度を制御してください。過度の接合温度は光出力を低下させ、劣化を加速させる可能性があります。

8. 静電気放電（ESD）対策

このLED製品は静電気放電（ESD）およびサージ電圧に敏感であり、半導体ダイを損傷し、信頼性に影響を与える可能性があります。

• 常にESD保護環境（接地リストラップ、導電性マットなどの使用）でデバイスを取り扱ってください。
• 輸送および保管中は、適切なESD安全包装および容器を使用してください。

9. 包装および注文情報

9.1 包装仕様

デバイスは、湿気および静電気放電から保護するために包装されています。

• 9.2 ラベル説明帯電防止袋。
• 二次包装:内箱。
• 三次包装:外箱。

包装数量:

1. 帯電防止袋あたり最小200～500個。
2. 6袋が1つの内箱に梱包されます。
3. 10個の内箱が1つの外箱に梱包されます。

.2 Label Explanation

包装ラベルには、トレーサビリティと仕様のための以下のコードが含まれています:

• CPN:顧客の生産番号。
• P/N:生産番号（メーカーの品番）。
• QTY:包装数量。
• CAT:光度ランク（ビニング）。
• HUE:主波長ランク（ビニング）。
• REF:順方向電圧ランク（ビニング）。
• LOT No:製造ロット番号（トレーサビリティ用）。

10. アプリケーション提案

10.1 典型的なアプリケーションシナリオ

データシートに示されている通り、このLEDは様々な電子機器におけるバックライトおよび状態表示に適しており、以下を含みます:

• 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および装置

高輝度で信頼性の高い黄色は、明確な視認性が求められる電源インジケータ、警告灯、装飾用バックライトに理想的です。

10.2 設計上の考慮事項

• 電流制限:常に直列の電流制限抵抗または定電流ドライバを使用してください。電源電圧(Vs)、代表的な順方向電圧(Vf ≈ 2.0V)、および所望の動作電流（例: 20mA）に基づいて抵抗値を計算します: R = (Vs - Vf) / I_F.
• PCBレイアウト:特に最大定格近くで動作する場合、LEDパッド周囲に十分な銅面積または熱ビアを確保して放熱を助けてください。
• 光学設計:50度の視野角は広い放射パターンを提供します。特定のビームパターンが必要な場合は、レンズまたは拡散板の要件を考慮してください。
• ESD保護:ESDイベントが発生しやすいアプリケーションでは、LEDラインにトランジェント電圧サプレッション（TVS）ダイオードやその他の保護回路を追加することを検討してください。

11. 技術比較と差別化

この単独のデータシートでは他の製品との直接比較は提供されていませんが、このLEDの主要な差別化機能は以下のように推測できます:

• 材料技術:AlGaInP半導体材料の使用は、高効率の黄色および琥珀色LEDに典型的であり、良好な輝度を提供します。
• 適合性:RoHS、REACH、およびハロゲンフリー規格への同時適合は、厳格な環境規制を持つグローバル市場を対象とした製品にとって大きな利点です。
• 包装:テープ＆リールでの提供により、高速自動ピックアンドプレース組立が容易になり、量産における製造コストを削減します。
• ビニング:明示的なビニングシステム（CAT、HUE、REF）により、複数のLEDを使用するアプリケーション（ディスプレイバックライトなど）で、より厳密な色と輝度のマッチングが可能になります。これは重要な要素です。

12. よくある質問（技術パラメータに基づく）

12.1 推奨動作電流は何ですか？

電気光学特性はIF=20mAで規定されており、これは標準試験条件であり、指定された輝度と長寿命を達成するための推奨代表動作点です。

12.2 このLEDを25mAで連続駆動できますか？

25mAは連続電流の絶対最大定格ですが、通常動作には推奨されません。最大定格で動作させると安全余裕が減少し、接合温度が上昇し、寿命が短縮される可能性があります。最適な信頼性のためには、20mA以下で設計してください。

12.3 光度値はどのように解釈すればよいですか？

代表的な光度は、20mAで200ミリカンデラ(mcd)です。これはピーク放射方向における知覚される明るさの尺度です。保証最小値は100 mcdです。特定のユニットの実際の値は、CATコードで示されるビン範囲内になります。

12.4 視野角とは何を意味しますか？

50度の視野角（半値全幅）は、LEDの軸を中心とした50度の円錐内で、光強度がピーク値の少なくとも半分であることを意味します。この角度の外側でも光は見えますが、強度は低くなります。

12.5 ヒートシンクは必要ですか？

適度な周囲温度で20mAで動作する場合、単一のLEDには専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、PCB上での適切な熱管理（十分な銅パッド）は必要です。複数のLEDが密集している場合、または周囲温度が高い場合（>~60°C）は、熱解析とヒートシンクの使用を推奨します。

13. 実用的なアプリケーション事例研究

シナリオ: ネットワークルーターの状態インジケータ

設計者は、民生用ルーターでインターネット接続アクティブを示す明るく信頼性の高い黄色LEDを必要としています。LEDは3.3VマイクロコントローラGPIOピンから直接駆動されます。

1. 部品選定:このLEDは、明るい部屋でも視認性を確保する高輝度（代表200 mcd）と、民生電子機器に求められる環境規格への適合性から選定されました。
2. 回路設計:電流制限抵抗を計算します。V_電源= 3.3V、V_f= 2.0V、I_f= 20mAを使用: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65オーム。最も近い標準値（68オーム）を選択し、わずかに低い電流（~19mA）になりますが、これは許容範囲内です。
3. PCBレイアウト:LEDはフロントパネルに配置されます。PCBフットプリントはパッケージ寸法と一致します。放熱を助けるために、カソードとアノードパッドに小さな銅面を接続します。
4. 組立:LEDはテープ＆リールで供給され、メーカーの自動組立ラインと互換性があります。リフローはんだ付けプロファイルは、指定された260°Cピーク5秒を満たすように調整されます。
5. 結果:最終製品は、ネットワーク状態を確実に示す、明確で均一な黄色のインジケータライトを備え、すべての輝度および規制要件を満たしています。

14. 技術原理紹介

このLEDは、リン化アルミニウムガリウムインジウム（AlGaInP）半導体技術に基づいています。p-n接合に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ます。それらの再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。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、これは直接発光の波長（色）に対応します。この場合、組成はスペクトルの黄色領域（~589-591 nm）で光子を生成するように調整されています。黄色拡散樹脂封止材は、半導体ダイを保護し、光出力ビームを形成し（50度の視野角に寄与）、チップからの光取り出しを向上させる役割を果たします。

15. 技術開発動向

LED技術の分野は進化を続けています。このデータシートは成熟した製品を表していますが、このような部品に影響を与える一般的な動向には以下が含まれます:

• 効率向上:継続的な材料および構造の改善により、ワットあたりのルーメン（効率）を増加させ、同じ光出力での消費電力を削減することが目指されています。
• 色の一貫性向上:エピタキシャル成長およびビニングプロセスの進歩により、波長と強度の分布がより狭くなり、アレイにおけるより良い色の均一性が可能になります。
• 信頼性と寿命の向上:熱をより適切に管理し、環境ストレスに耐える材料とパッケージングに焦点を当てた研究により、過酷な条件下での動作寿命が長くなります。
• 小型化:より小さな電子機器への要望により、光学性能を維持または向上させながら、より小さなパッケージフットプリントのLEDが求められています。
• スマート統合:より広範な動向として、制御回路、センサー、または通信機能をLEDパッケージに直接統合し、スマート照明ソリューションに向かっています。