LEDランプ 1003SURD/S530-A3 データシート - ブリリアントレッド - 順電流20mA - 順電圧2.0V (標準) - 技術文書

1. 製品概要

1003SURD/S530-A3は、信頼性の高い性能と高い輝度レベルを必要とするアプリケーション向けに設計されたスルーホールLEDランプです。AlGaInPチップを使用してブリリアントレッド色を発光し、拡散レッド樹脂レンズを備えています。この部品は、堅牢な構造、環境規格への準拠、自動組立プロセスへの適合性が特徴です。

1.1 主要な特徴と利点

• 高輝度：優れた光度を要求するアプリケーション向けに特別に設計されています。
• 逆電圧 (V広い光分布のために、標準的な110度の視野角 (2θ1/2) を提供します。
• 環境規格準拠：本製品は鉛フリーであり、RoHS準拠仕様の範囲内です。
• 梱包の柔軟性：効率的な自動実装のため、テープ&リールで供給可能です。
• カラーオプション：シリーズは、異なる色および強度グレードで入手可能です。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは、インジケータ機能が必要な様々な民生用および産業用電子機器に適しています。典型的なアプリケーションには、テレビ、コンピュータモニター、電話機、その他のデスクトップまたはポータブルコンピューティングデバイスにおけるバックライトまたは状態表示が含まれます。

2. 技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに定義された主要な電気的、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のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界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。パルス条件 (デューティサイクル 1/10 @ 1 kHz) でのみ許容されます。
• Reverse Voltage (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。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・保管温度：-40°C から +85°C (動作) および -40°C から +100°C (保管) の範囲です。
• はんだ付け温度：260°Cで5秒間耐え、標準的な鉛フリーはんだ付けプロファイルと互換性があります。

2.2 電気光学特性 (Ta=25°C)

これらは、指定された試験条件下で測定された標準的な性能パラメータです。

• 光度 (I_v)：25 mcd (最小)、50 mcd (標準) (I_F=20mA時)。これは知覚される明るさを定量化します。
• 視野角 (2θ1/2)：110° (標準)。光度がピーク値の半分になる角度です。
• ピーク波長 (λ_p)：632 nm (標準)。スペクトル放射が最も強い波長です。
• 主波長 (λ_d)：624 nm (標準)。人間の目が知覚する単一波長です。
• 順電圧 (V_F)：1.7V (最小)、2.0V (標準)、2.4V (最大) (I_F=20mA時)。ドライバ設計および電源選択に重要です。
• 逆電流 (I_R)：10 μA (最大) (V_R=5V時)。

3. 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動作を理解するために不可欠ないくつかの特性曲線を提供します。

3.1 相対強度 vs. 波長

この曲線は、標準的な632 nmピークを中心としたスペクトルパワー分布を示しています。スペクトルはAlGaInP材料に特徴的で、飽和した赤色を生成します。標準的なスペクトル帯域幅 (Δλ) は20 nmです。

3.2 指向性パターン

極座標プロットは光の空間分布を示し、広い110度の視野角を確認します。強度は中央の円錐内で比較的均一であり、拡散レンズパッケージに典型的です。

3.3 順電流 vs. 順電圧 (I-V 曲線)

このグラフは、ダイオードに典型的な電流と電圧の指数関数的関係を示しています。この曲線は、動作点と単純な回路における必要な電流制限抵抗値を決定するために不可欠です。"ニー"電圧は標準的な2.0V付近です。

3.4 相対強度 vs. 順電流

この曲線は、動作範囲内で光出力が順電流にほぼ比例することを示しています。安定した輝度のための安定した電流制御の重要性を強調しています。

3.5 熱性能曲線

相対強度 vs. 周囲温度：周囲温度が上昇するにつれて光出力が減少することを示します。このデレーティングは、高温環境で動作する設計にとって重要です。
順電流 vs. 周囲温度：電力損失限界内に留まるために、より高い周囲温度で最大許容順電流をどのように減らすべきかを示し、熱管理の必要性を強調しています。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 パッケージ寸法図

LEDは標準的なラジアルリードパッケージを特徴とします。主要な寸法には、リード間隔、ボディ直径、全高が含まれます。図面は、特に断りのない限り、すべての寸法がミリメートル単位であり、標準公差が±0.25mmであることを指定しています。重要な注意点として、フランジ高さは1.5mm (0.059") 未満でなければならないと指定されています。

4.2 極性識別

カソードは通常、LEDレンズの平坦部または短いリードによって識別されます。この特定部品の正確なマーキング方式については、データシートの図面を参照してください。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

適切な取り扱いは、信頼性を確保し損傷を防ぐために重要です。

5.1 リード成形

• 曲げは、エポキシボールベースから少なくとも3mm離れた場所で行わなければなりません。
• 成形ははんだ付け前に行い、室温で行わなければなりません。
• パッケージに応力を加えないでください。PCBの穴がリードと完全に一致することを確認してください。

5.2 はんだ付けプロセス

手はんだ：はんだごて先温度最大300°C (最大30Wのごて)、はんだ付け時間最大3秒。
フロー/ディップはんだ付け：最大100°Cまで予熱 (最大60秒)、はんだ浴温度最大260°Cで最大5秒。
重要なルール：はんだ接合部からエポキシボールまで最低3mmの距離を保ってください。複数回のはんだ付けサイクルと急冷を避けてください。信頼性の高い接合が得られる可能な限り低い温度を適用してください。

5.3 保管条件

30°C以下、相対湿度70%以下で保管してください。出荷から3ヶ月間の棚寿命です。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。結露を防ぐために急激な温度変化を避けてください。

5.4 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。機械的損傷を引き起こす可能性があるため、その影響が事前に十分に評価されていない限り、超音波洗浄は使用しないでください。

5.5 熱およびESD管理

熱管理：動作電流は、周囲温度に基づいて適切にデレーティングする必要があります。これはデレーティング曲線に示されています。アプリケーション内でLED周囲の温度を制御してください。
ESD (静電気放電)：デバイスはESDに敏感です。取り扱いおよび組立中は、標準的なESD予防措置を遵守してください。

6. 梱包および発注情報

6.1 梱包仕様

• LEDは静電気防止バッグに梱包されています。
• 梱包数量：バッグあたり1,500個。内箱あたり5バッグ。マスター (外) 箱あたり10内箱。
• 合計：マスター箱あたり75,000個。

6.2 ラベル説明

梱包のラベルには、トレーサビリティと仕様のため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
QTY：梱包数量
CAT：ランク (おそらくビニングカテゴリ)
HUE：主波長
REF：参照
LOT No：ロット番号

7. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

7.1 回路設計

常に直列の電流制限抵抗を使用してください。抵抗値は次の式を使用して計算します： R = (V_電源- V_F) / I_F。部品間のばらつきがあっても電流が所望のレベルを超えないようにするために、データシートの最大順電圧 (2.4V) を使用してください。5V電源および20mA目標電流の場合： R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω。定格電力 (P = I²R) を考慮して、標準の130Ωまたは150Ω抵抗が適切です。

7.2 熱設計

これは低電力デバイスですが、高密度基板や高周囲温度アプリケーションでは熱管理は依然として重要です。部品間に十分な間隔を確保し、気流を考慮してください。周囲温度が25°Cを超える場合は、データシートに提供されている電流デレーティング曲線に厳密に従ってください。

7.3 光学統合

広い110度の視野角により、このLEDは広範囲の照明または広角視認性を必要とするアプリケーションに適しています。より焦点を絞った光が必要な場合は、外部レンズまたはライトパイプが必要になる場合があります。拡散樹脂は、グレアを低減し、より均一な外観を提供するのに役立ちます。

8. 技術比較とポジショニング

1003SURD/S530-A3は、標準信頼性のスルーホールインジケータLEDカテゴリに属します。その主な差別化要因は、効率的な赤光のためのAlGaInP技術の使用と、特定の輝度/波長ビニングです。古いGaAsPベースの赤色LEDと比較して、AlGaInPはより高い発光効率とより良い色飽和度を提供します。表面実装デバイス (SMD) LEDと比較して、スルーホールパッケージは機械的堅牢性と手動プロトタイピングの容易さを提供しますが、より多くの基板スペースを必要とし、超大量自動組立にはあまり適していません。

9. よくある質問 (FAQ)

9.1 ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

ピーク波長 (λ_p)：スペクトルパワー分布曲線の最高点の波長 (標準 632 nm)。
主波長 (λ_d)：LEDの光と同じ色知覚を生み出す単一波長 (標準 624 nm)。人間の目の感度 (CIE色度) に基づいて計算され、色仕様により関連性があります。

9.2 このLEDを電流制限抵抗なしで駆動できますか？

No.LEDは電流駆動デバイスです。電圧源に直接接続すると、電流が制御不能に上昇し、絶対最大定格をすぐに超えてデバイスを破壊します。直列抵抗または定電流ドライバが常に必要です。

9.3 "Pb free" および "RoHS" の記載はどのように解釈すればよいですか？

"Pb free"は、デバイスのはんだ付け可能な仕上げまたは内部構造に鉛が含まれていないことを意味します。
"RoHS compliant"は、デバイスがEUの有害物質使用制限指令 (鉛、水銀、カドミウム、六価クロム、ポリ臭化ビフェニル (PBB)、ポリ臭化ジフェニルエーテル (PBDE) を制限) に準拠していることを意味します。データシートは、製品が"RoHS準拠バージョンの範囲内に留まる"と述べており、継続的な準拠を示しています。

9.4 はんだ付け時に3mm距離ルールを超えるとどうなりますか？

エポキシボールから3mm以内ではんだ付けすると、過剰な熱が半導体ダイおよび内部ワイヤボンドに伝わります。これにより、即時故障 (オープン回路など) や、エポキシおよび内部部品への熱応力によるLEDの寿命と信頼性の低下を引き起こす潜在的な損傷が発生する可能性があります。

10. 実用的なアプリケーション例

シナリオ：12V DCアダプタの電源状態インジケータを設計する。
設計手順：
1. 動作点の選択：良好な輝度と長寿命のために I_F= 15 mA を選択。
2. 抵抗の計算：安全のために最大 V_Fを使用。 R = (12V - 2.4V) / 0.015A = 640 Ω。最も近い標準値は620Ωまたは680Ωです。
3. 抵抗電力の確認：P = (0.015A)²* 620Ω = 0.1395W。標準の1/4W (0.25W) 抵抗で十分です。
4. 環境の考慮：アダプタケース内部温度が60°Cに達する可能性がある場合は、デレーティング曲線を参照してください。最大許容電流は低くなる可能性があり、I_F.
5. PCBレイアウト：正しい間隔で穴を配置します。挿入後、リードに応力が加わらないようにしてください。3mmはんだ付け距離ルールに従ってください。

11. 動作原理

光は、AlGaInP (アルミニウムガリウムインジウムリン) 半導体チップ内でのエレクトロルミネッセンスと呼ばれるプロセスを通じて生成されます。順方向電圧が印加されると、n型領域からの電子とp型領域からの正孔がp-n接合を横切って注入されます。これらの電荷キャリアは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合金の特定の組成は、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) を定義します—この場合は赤色スペクトル (~624-632 nm) です。拡散レッドエポキシ樹脂パッケージは、保護用封止材と一次レンズの両方として機能し、光出力を形成し、特徴的な広い視野角を提供します。

1003SURD/S530-A3のようなスルーホールLEDは、成熟した非常に信頼性の高いパッケージング技術を表しています。業界のトレンドは、フットプリントの小ささ、高速自動ピックアンドプレース組立への適合性、PCB実装時のより良い熱性能のために、ほとんどの新しい設計において表面実装デバイス (SMD) パッケージ (例：0603、0805、1206、および2835、3535などの専用LEDパッケージ) に強くシフトしています。しかし、スルーホールLEDは、いくつかの分野で重要な関連性を維持しています：手はんだ付けの容易さのための教育キットおよびプロトタイピング；極端な機械的堅牢性とストレインリリーフを要求するアプリケーション (基板貫通リードが強力な固定を提供)；沿面距離/空間距離が管理しやすい高電圧または高信頼性産業制御；およびスルーホール部品向けに元々設計されたレガシー機器の交換部品。このLEDで使用されているAlGaInP材料システムは、高効率の琥珀色、赤色、およびオレンジ色のLEDの主要な技術であり続けていますが、深赤色および赤外線には、InGaAlPやGaAsなどの他の材料も使用されます。

Through-hole LEDs like the 1003SURD/S530-A3 represent a mature and highly reliable packaging technology. The industry trend has strongly shifted towards Surface-Mount Device (SMD) packages (e.g., 0603, 0805, 1206, and dedicated LED packages like 2835, 3535) for most new designs due to their smaller footprint, suitability for high-speed automated pick-and-place assembly, and better thermal performance when mounted on the PCB. However, through-hole LEDs maintain significant relevance in several areas: educational kits and prototyping due to ease of hand-soldering; applications demanding extreme mechanical robustness and strain relief (where the through-board leads provide strong anchoring); high-voltage or high-reliability industrial controls where creepage/clearance distances are easier to manage; and as replacement parts for legacy equipment originally designed for through-hole components. The AlGaInP material system used in this LED remains the dominant technology for high-efficiency amber, red, and orange LEDs, though for deep red and infrared, other materials like InGaAlP or GaAs are also used.