LEDランプ 3294-15SURC/S 400-A7 データシート - ブリリアントレッド - 2.0V - 20mA - 200mcd - 日本語技術文書

1. 製品概要

このデータシートは、3294-15SURC/S 400-A7 LEDランプに関する包括的な技術情報を提供します。この部品は、より高い輝度出力を備えた信頼性の高い頑丈なインジケータ照明を必要とする用途向けに設計されたスルーホール（ランプスタイル）発光ダイオードです。本デバイスはAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）チップを採用し、水色透明樹脂レンズを通してブリリアントレッド色を発光します。広い視野角を提供し、様々な表示および表示目的に適しています。

このLEDの主な利点は、RoHS、EU REACH、ハロゲンフリー要件（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）などの主要な環境および安全基準への適合性です。自動組立プロセス用のテープ＆リールで供給され、製造効率を向上させます。この部品の主なターゲット市場は、一貫した視認性の高い状態表示が重要なコンシューマーエレクトロニクスおよびコンピュータ周辺機器です。

2. 技術パラメータ詳細分析

2.1 絶対最大定格

絶対最大定格は、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。これらの定格は周囲温度（Ta）25°Cで規定されており、いかなる動作条件下でも超えてはなりません。

• 連続順方向電流（IF）：25 mA。これはLEDアノードに連続的に印加できる最大DC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。連続動作でこれを超えるとLEDの性能が劣化します。
• 逆電圧（VR）：5 V。これより大きい逆バイアス電圧を印加すると、接合部の破壊を引き起こす可能性があります。
• 電力損失（Pd）：60 mW。これはパッケージが放散できる最大電力で、順方向電圧（VF）* 順方向電流（IF）として計算されます。
• 動作・保管温度：デバイスは-40°Cから+85°Cで動作し、-40°Cから+100°Cで保管できます。
• はんだ付け温度（Tsol）：リードは260°Cで5秒間耐えることができ、標準的なフローまたは手はんだ付けプロセスと互換性があります。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、標準試験条件である順方向電流（IF）20 mA、Ta=25°Cで測定されます。これらのパラメータは、LEDの光出力と電気的挙動を定義します。

• 光度（Iv）：100 mcd（最小）、200 mcd（標準）。これは特定の方向に放射される知覚光パワーの尺度です。200ミリカンデラの標準値は、直接視認に適した明るい出力を示しています。
• 視野角（2θ1/2）：90°（標準）。これは光度が0°（軸上）の強度の半分になる全角です。90°の角度は広い視野円錐を提供します。
• ピーク波長（λp）：632 nm（標準）。これはスペクトル放射が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：624 nm（標準）。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色をブリリアントレッドとして定義します。
• 順方向電圧（VF）：IF=20mA時、1.7V（最小）、2.0V（標準）、2.4V（最大）。このパラメータは、必要な電流制限抵抗値を決定する回路設計において極めて重要です。
• 逆電流（IR）：VR=5V時、10 μA（最大）。低い逆電流は良好な接合品質を示します。

測定不確かさが提供されています：光度（±10%）、主波長（±1.0nm）、順方向電圧（±0.1V）。

3. ビニングシステムの説明

データシートは、梱包ラベル上のコード（CAT、HUE、REF）で示される主要パラメータのビニングシステムを参照しています。ビニングは、測定された性能に基づいてLEDをグループに分類し、生産ロット内の一貫性を確保するプロセスです。

• CAT（光度ランク）：LEDは測定された光度（例：150-200 mcd、200-250 mcd）に基づいてビンに分類されます。これにより、設計者は特定の輝度範囲の部品を選択できます。
• HUE（主波長ランク）：LEDは主波長に従ってビニングされ、色の一貫性を確保します。ブリリアントレッドLEDの場合、ビンは624 nm標準値周辺の特定のナノメートル範囲を定義するかもしれません。
• REF（順方向電圧ランク）：順方向電圧は、類似したVf特性を持つLEDをグループ化するためにビニングされます。これは、直列接続された複数のLED間で一貫した電圧降下が望まれるアプリケーションでは重要ですが、通常、電流制御ほど重要ではありません。

3294-15SURC/S 400-A7の正確なコード定義と利用可能な範囲を理解するには、メーカーの詳細なビニング仕様書を参照する必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートには、非標準条件下でのデバイス挙動を理解するために不可欠ないくつかの代表的な特性曲線が含まれています。

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ます。AlGaInP赤色LEDの場合、624-632 nm（主波長およびピーク波長）を中心とした比較的狭いスペクトルが期待されます。この曲線は、色固有のインジケータ用途に理想的な出力の単色性を確認します。

4.2 指向性パターン

指向性（または放射パターン）曲線は、光強度が視野角とともにどのように変化するかを示します。水色透明レンズを備えたランプスタイルLEDの典型的なパターンは、広く滑らかな分布を示し、90°視野角仕様を裏付けます。

4.3 順方向電流対順方向電圧（I-V曲線）

このグラフは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。この曲線により、設計者は標準の20mA試験条件以外の電流でのVfを推定できます。特に電圧ヘッドルームが限られているバッテリ駆動アプリケーションの駆動回路設計において極めて重要です。

4.4 相対強度対順方向電流

この曲線は、光出力（相対強度）と駆動電流の関係を示しています。光出力は、ある点までは電流とともに一般的に線形に増加します。20mAを大幅に超えて動作すると、収穫逓減が生じ、発熱が増加し、寿命が短縮される可能性があります。

4.5 温度依存性曲線

相対強度対周囲温度：LED光出力は、一般に接合温度が上昇すると減少します。この曲線はそのデレーティングを定量化し、高温環境で動作するアプリケーションにとって重要です。

順方向電流対周囲温度：この曲線は、許容順方向電流と周囲温度の関係を示し、多くの場合、最大電力損失（Pd）限界内に留まるためのデレーティングラインを示します。

5. 機械的・パッケージ情報

5.1 パッケージ寸法図

データシートは、LEDランプの詳細な機械図面を提供します。主要寸法には、エポキシレンズの全径（このスタイルでは通常5mm）、リード間隔（スルーホールPCB用標準2.54mm / 0.1インチ）、および全高が含まれます。注記では、すべての寸法はミリメートル単位であり、フランジ高さは1.5mm未満でなければならず、特に明記されていない限り一般公差は±0.25mmであると指定されています。図面はまた、通常、長いリードがアノード（+）であるアノードとカソードのリードを明確に示しています。

5.2 極性識別

正しい極性はLED動作に不可欠です。デバイスは標準的な慣例を使用します：長いリードがアノード（正極）、短いリードがカソード（負極）です。さらに、カソードリード付近のプラスチックレンズベースのリムには平坦部がしばしばあります。PCBフットプリント設計は、指定されたリード径と間隔に対応する必要があります。

6. はんだ付け・組立ガイドライン

適切な取り扱いは、LED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

• 内部ワイヤボンディングにストレスをかけないように、エポキシバルブの基部から少なくとも3mm離れた位置でリードを曲げてください。
• リード成形ははんだ付けの soldering.
• 前に実施してください。パッケージにストレスをかけないでください。位置がずれたPCB穴による強制挿入は、エポキシ樹脂とLED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 保管

• 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ヶ月間の棚寿命があります。
• 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。
• 開封後は24時間以内に使用してください。
• 湿気の多い環境での急激な温度変化を避け、結露を防止してください。

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。

手はんだ付け：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、≤5秒。

推奨はんだ付け温度プロファイルが提供されており、通常、徐々に上昇するランプアップ、安定した予熱、液相線以上の短時間（例：260°C）、制御された冷却を示しています。急冷は避けてください。リードが熱いうちにストレスを加えないでください。再はんだ付け（複数サイクル）は推奨されません。

6.4 洗浄

洗浄が必要な場合は、室温のイソプロピルアルコールを1分以内で使用してください。内部構造を損傷する可能性があるため、事前評価なしでの超音波洗浄は、絶対に必要な場合を除き使用しないでください。

6.5 熱管理

電力損失は比較的低い（最大60 mW）ですが、設計時に適切な熱管理を考慮する必要があります。高い周囲温度または高電流で動作すると、接合温度が上昇し、光出力（ルーメン減衰）の低下や長期劣化の加速を引き起こす可能性があります。要求の厳しいアプリケーションでは、PCB上に十分な間隔を確保し、リードに小型ヒートシンクを使用することが役立つ場合があります。

7. 梱包・発注情報

7.1 梱包仕様

LEDは静電気放電（ESD）と湿気による損傷を防ぐために梱包されます：

1. LEDは静電気防止バッグに入れられます。

2. 複数のバッグが内箱に梱包されます。

3. 複数の内箱が外箱に梱包されます。

梱包数量：バッグあたり最小200から1000個。通常、内箱あたり4バッグ、外箱あたり10内箱です。

7.2 ラベル説明

梱包ラベルにはいくつかのコードが含まれています：

CPN：顧客の生産番号（オプション）。

P/N：生産番号（品番：3294-15SURC/S 400-A7）。

QTY：バッグ/カートン内の数量。

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：トレーサブルな製造ロット番号。

8. アプリケーション提案

8.1 典型的なアプリケーションシナリオ

データシートに記載されている通り、このLEDは以下に適しています：

テレビ・モニター：電源状態、スタンバイモード、または機能インジケータ。

電話機：通話中、メッセージ待機、または電源インジケータ。

コンピュータ・周辺機器：ハードドライブ動作、電源オン/オフ、またはルーター/モデムのネットワーク状態ランプ。

そのブリリアントレッド色と良好な輝度は、明確で視認性の高い状態または警告表示を必要とするあらゆるアプリケーションに理想的です。

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：常に直列抵抗を使用して、順方向電流を所望の値（例：標準輝度の場合は20mA）に制限してください。抵抗値は R = (供給電圧 - LEDのVf) / 所望電流 として計算します。
• 回路レイアウト：挿入時の機械的ストレスを避けるため、PCB穴がLEDリードと完全に一致することを確認してください。
• 視野角：90°の視野角はフロントパネルインジケータに適しています。より広い視認性が必要な場合は、レンズキャップやライトパイプを検討してください。
• 複数LED：複数のLEDを駆動する場合は、より高い電源と単一の電流制限抵抗で直列に接続するか、またはそれぞれに独自の抵抗を付けて並列に接続してください（一貫した輝度のためには後者が推奨されます）。

9. 技術比較・差別化

GaAsP（ガリウムヒ素リン）赤色LEDなどの古い技術と比較して、このAlGaInPベースのLED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を実現します。拡散または着色樹脂とは対照的に、水色透明樹脂は可能な限り高い光取り出し効率とより飽和した鮮やかな赤色を提供します。現代の環境基準（RoHS、ハロゲンフリー）への適合性は、EUなどの規制市場で販売される製品に適した選択肢となります。頑丈なパッケージと詳細な取り扱いガイドラインは、量産における信頼性に焦点を当てた設計を示しています。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 5V電源でこのLEDを20mA駆動するには、どの抵抗値を使用すべきですか？

A: 標準Vf 2.0Vを使用すると： R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 オーム。最寄りの標準値（例：150Ωまたは160Ω）を使用してください。最悪の場合でも十分な電流が流れるように、最大Vf（2.4V）を常に考慮してください。

Q: マイクロコントローラのピン（3.3Vまたは5V）から直接このLEDを駆動できますか？

A: 電流制限抵抗なしで直接接続することは推奨されません。典型的なMCUピンは20-25mAしか供給/吸収できず、これはこのLEDの絶対最大限界です。常に抵抗を使用してください。3.3Vロジックの場合： R ≈ (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω。

Q: 光度は標準200 mcdです。これは日中屋外使用に十分な明るさですか？

A: 200 mcdは屋内インジケータまたは近距離視認に適しています。直射日光下での視認性には、はるかに高い強度（しばしば>1000 mcd）または集光レンズが必要になります。

Q: ピーク波長（632 nm）と主波長（624 nm）の違いは何ですか？

A: ピーク波長は物理的な放射スペクトルが最も強い場所です。主波長は、人間の目の色感度（明所視応答）を考慮して、人間の目が知覚する単一波長です。主波長は知覚される色を記述するためのより良い指標です。

11. 実践的設計・使用事例

事例：デスクトップスイッチングモード電源（SMPS）用電源インジケータの設計

SMPSは5Vスタンバイ電源を出力します。目標は、明るく信頼性の高い電源オンインジケータを追加することです。

実装：LEDをフロントパネルに配置します。アノードを150Ωの電流制限抵抗を介して5Vスタンバイラインに接続します。カソードをグランドに接続します。必要な抵抗電力定格は P = I²R = (0.02)² * 150 = 0.06W なので、標準の1/8W（0.125W）抵抗で十分です。

考慮事項：LEDが確実に取り付けられ、制御PCBにはんだ付けする前にリードが正しく成形されていることを確認してください。90°の視野角は、様々な角度から良好な視認性を提供します。ブリリアントレッド色は電源オンの普遍的なインジケータです。データシートに概説された長期信頼性により、インジケータは電源ユニットの寿命にわたって持続します。

12. 動作原理の紹介

発光ダイオード（LED）は、エレクトロルミネセンスによって光を放射する半導体デバイスです。p-n接合に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活性領域に注入されます。これらの電荷キャリア（電子と正孔）が再結合すると、光子（光）の形でエネルギーを放出します。放射される光の特定の波長（色）は、活性領域で使用される半導体材料のエネルギーバンドギャップによって決定されます。このデバイスでは、AlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）材料システムが赤色光に対応するバンドギャップを持っています。水色透明エポキシ樹脂はレンズとして機能し、光出力を整形し、繊細な半導体チップを保護します。

13. 技術トレンド

LED業界は進化を続けており、一般的なトレンドは効率向上（ワットあたりのルーメン増加）、信頼性向上、コスト削減に焦点を当てています。3294シリーズのようなインジケータ型LEDの場合、トレンドには、さらに広い視野角の開発、バッテリデバイスでの消費電力削減のための低順方向電圧、現代のPCB組立に必要な鉛フリーおよび高温はんだ付けプロセスとの互換性の向上が含まれます。また、表面実装デバイス（SMD）パッケージへのさらなる小型化の動きもありますが、スルーホールランプは、試作、修理、および高い単点輝度または特定の機械的取り付けを必要とするアプリケーションでは依然として人気があります。