LEDランプ 333-2SURD/S530-A3 データシート - 5mm 赤色拡散 - 電圧 2.4V - 電力 60mW - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、333-2SURD/S530-A3 LEDランプの完全な技術仕様を提供します。この部品は、スルーホール実装用の直径5mmのLEDであり、様々なインジケータやバックライト用途において信頼性の高い堅牢な性能を発揮するように設計されています。デバイスはAlGaInP（アルミニウムガリウムインジウムリン）チップ材料を採用し、鮮やかな赤色の拡散光を出力し、赤色拡散樹脂パッケージに封止されています。その主な設計焦点は、明確な視覚的シグナリングが求められる民生電子機器に適した、より高い輝度を提供することにあります。

このLEDは、自動組立プロセス用のテープ&リールで供給可能であり、RoHS（有害物質使用制限）指令に準拠した鉛フリー（Pbフリー）部品として製造されています。これにより、現代の環境規制の下で世界的に販売される製品での使用に適しています。

2. 技術パラメータと仕様

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。

• 連続順電流（IF）：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。
• ピーク順電流（IFP）：60 mA。これは最大のパルス順電流であり、デューティサイクル1/10、周波数1kHzの条件下で許容されます。
• 逆電圧（VR）：5 V。この値を超える逆電圧を印加すると、LEDの半導体接合部を損傷する可能性があります。
• 電力損失（Pd）：60 mW。これはデバイスが損失できる最大電力です。
• 動作温度範囲（Topr）：-40°C から +85°C。LEDが機能するように設計されている周囲温度の範囲です。
• 保存温度範囲（Tstg）：-40°C から +100°C。
• はんだ付け温度（Tsol）：260°C、5秒間。これは、フローまたは手はんだ付け中にリード線が耐えられる最大温度と時間です。

2.2 電気光学特性

電気光学特性は、特に断りのない限り、標準試験条件Ta=25°C、順電流（IF）20mAで測定されます。これらのパラメータは、LEDの代表的な性能を定義します。

• 光度（Iv）：100 mcd（最小）、200 mcd（代表値）。これはLEDが発する可視光の量を指定します。200ミリカンデラの代表値は、標準的な5mm LEDの中程度の輝度出力を示しています。
• 視野角（2θ1/2）：30°（代表値）。これは光度が0°（軸上）の強度の半分になる全角です。30°の角度は比較的狭いビームを示し、指向性のあるインジケータライトに適しています。
• ピーク波長（λp）：632 nm（代表値）。発光のスペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λd）：624 nm（代表値）。光の知覚される色を表す単一波長です。この値は、LEDを鮮やかな赤色領域に位置付けます。
• スペクトル放射帯域幅（Δλ）：20 nm（代表値）。最大強度の半分（半値全幅）で測定された発光のスペクトル幅です。
• 順電圧（VF）：2.0 V（最小）、2.4 V（代表値）。指定された20mA電流で駆動したときの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。
• 逆電流（IR）：10 μA（最大） at VR=5V。LEDが逆バイアスされたときに流れる小さなリーク電流です。

測定許容差：データシートは特定の不確かさを注記しています：順電圧は±0.1V、光度は±10%、主波長は±1.0nm。これらは重要な設計アプリケーションで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LEDの挙動を示すいくつかの特性グラフが含まれています。これらの曲線を理解することは、最適な回路設計と熱管理にとって重要です。

3.1 相対強度 vs. 波長

このグラフは発光のスペクトル分布を示します。通常、指定された632nm（代表値）付近でピークを持ち、帯域幅（半値全幅）は約20nmであり、AlGaInP技術の単色赤色出力特性を確認できます。

3.2 指向性パターン

この極座標プロットは30°の視野角を視覚化し、観測角度が中心軸から離れるにつれて光強度がどのように減少するかを示します。このパターンは、特定のビーム形状を必要とするアプリケーションで重要です。

3.3 順電流 vs. 順電圧（IV曲線）

この曲線は、ダイオードにおける電流と電圧の指数関数的関係を示します。このLEDの場合、代表的な動作点である20mAでは、順電圧は約2.4Vです。この曲線は、適切な電流制限抵抗の選択や定電流ドライバの設計に役立ちます。

3.4 相対強度 vs. 順電流

このグラフは、光出力（強度）が順電流とともに増加するが、特に高電流では必ずしも完全に線形ではないことを示しています。これは、安定した輝度を得るために、電圧ではなく安定した電流でLEDを駆動することの重要性を強調しています。

3.5 温度依存性曲線

2つの重要なグラフが温度の影響を示しています：相対強度 vs. 周囲温度：周囲温度が上昇するにつれて、発光出力は一般的に減少することを示しています。このデレーティングは、高温環境で動作するアプリケーションで考慮する必要があります。順電流 vs. 周囲温度：順電圧特性が温度とともにどのようにシフトするかを示しており、電圧駆動回路の安定性にとって重要です。

4. 機械的およびパッケージ情報

4.1 パッケージ寸法図

LEDは標準的な5mm丸型ラジアルリードパッケージを採用しています。図面からの主要寸法は以下の通りです：

• 全体直径：5.0mm（公称）。
• リード間隔：約2.54mm（0.1インチ）、標準的なスルーホールフットプリントです。
• 最小曲げ点：リードはエポキシボールベースから少なくとも3mm離れた点で曲げる必要があり、パッケージへの応力を避けます。
• フランジ高さ：1.5mm未満でなければなりません。

特に図面に指定がない限り、一般的な寸法公差は±0.25mmです。エンジニアは正確なPCBレイアウトのために、元のデータシートの正確な寸法図を参照する必要があります。

4.2 極性識別

カソード（負極リード）は通常、LEDのプラスチックフランジの縁にある平らな部分と、より短いリード長の2つの特徴で識別されます。アノード（正極リード）はより長くなっています。組立時には正しい極性を守る必要があります。

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、LEDへの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離れた場所で行う必要があります。
• はんだ付け前にリードを成形してください。
• パッケージに応力を加えないでください。位置がずれたPCB穴は応力を誘発し、エポキシ樹脂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。

5.2 保管条件

LEDは、温度30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管する必要があります。出荷後の推奨保管寿命は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。

5.3 はんだ付けプロセス

重要なルール：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。

手はんだ付け：

• はんだごて先温度：最大300°C（最大30Wのはんだごての場合）。
• はんだ付け時間：リードあたり最大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、最大5秒間。

推奨されるはんだ付け温度プロファイルが提供されており、制御された立ち上がり、ピーク温度のプラトー、制御された冷却段階が強調されています。急冷は避けてください。ディップまたは手はんだ付けは複数回行わないでください。はんだ付け後、機械的衝撃や振動を与える前に、LEDが自然に室温まで冷却するのを待ってください。

5.4 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。超音波洗浄は、絶対に必要な場合に限り、十分な事前評価試験を行った後にのみ使用してください。超音波エネルギーは内部ダイやワイヤーボンドを損傷する可能性があります。

5.5 熱管理

電力損失は低い（60mW）ですが、長寿命のためには適切な熱設計が依然として重要です。LEDが高い周囲温度で使用される場合は、動作電流を適切にデレーティングする必要があります。設計者は十分な通気性を確保し、LEDを他の発熱部品の近くに配置しないようにする必要があります。

5.6 静電気放電（ESD）保護

LEDはESDに敏感です。取り扱い時の注意を強く推奨します：

• 接地されたリストストラップとESDシューズを使用してください。
• ESD安全な床で作業し、ESD安全な容器と包装を使用してください。
• 作業環境で電荷を中和するためにイオナイザーを採用してください。

6. 包装および注文情報

6.1 包装仕様

LEDは、輸送および取り扱い中の損傷を防ぐために包装されています：

• 一次包装：帯電防止袋。
• 二次包装：内箱、各箱に5袋入り。
• 三次包装：外箱、各箱に内箱10箱入り。

包装数量：袋あたり最小200個から500個。したがって、外箱1箱には10,000個から25,000個が入ります（内箱10箱 * 5袋 * 200-500個）。

6.2 ラベル説明

包装のラベルには重要な情報が含まれています：

• CPN：顧客の生産番号。
• P/N：生産番号（部品番号、例：333-2SURD/S530-A3）。
• QTY：包装数量。
• CAT / Ranks：性能ビン（例：光度グレード）を示す場合があります。
• HUE：主波長。
• LOT No：トレーサビリティのためのロット番号。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 代表的な用途

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（状態表示灯、バックライト）。
• モニター（電源/動作表示灯）。
• 電話機（回線状態、メッセージ待機表示灯）。
• コンピュータ（電源、HDD動作表示灯）。
• 明るく信頼性の高い赤色インジケータを必要とする汎用パネルインジケータ、電子機器、民生家電。

7.2 回路設計上の考慮事項

電流制限：LEDは常に電流制限デバイス（通常は電源と直列の抵抗器）で駆動する必要があります。抵抗値（R）はオームの法則を使用して計算できます：R = (V_source - V_F) / I_F。例えば、電源5V、V_F 2.4V、希望するI_F 20mAの場合：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130オーム。標準の130Ωまたは150Ωの抵抗器が適切であり、抵抗器の定格電力（P = I²R）も考慮する必要があります。

視野角：30°の視野角により、このLEDは主に正面から光が見える必要があり、広い側面角度からは見えなくてもよい用途に理想的です。

PCBレイアウトにおける熱管理：高出力デバイスではありませんが、PCB上のリード周囲に銅面積を確保することで放熱に役立ちます。特に最大定格付近で動作する場合や、温かい筐体内で使用する場合に有効です。

8. 技術比較と差別化

333-2SURD/S530-A3 LEDは以下の特定の利点を提供します：

• チップ技術（AlGaInP）：GaAsPのような旧来の技術と比較して、より高い効率と明るい赤/オレンジ/黄色光を提供し、指定された200mcdの代表的な強度を実現します。
• 拡散レンズ：赤色拡散樹脂は、鋭い中心ホットスポットのない柔らかく広がった視認スポットを作り出し、状態表示灯として美的に優れています。
• 堅牢な構造：データシートは信頼性の高い堅牢な性能を強調しており、長寿命と一貫した出力に焦点を当てた設計を示唆しています。
• 環境適合性：鉛フリーかつRoHS準拠であることは、現代の電子機器製造における標準的ですが不可欠な特徴です。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 ピーク波長（λp）と主波長（λd）の違いは何ですか？

ピーク波長は、発光スペクトルが最も強い物理的な波長です。主波長は、スペクトルと人間の目の感度（CIE等色関数）から計算される知覚的な色の等価値です。このような単色赤色LEDの場合、ここで見られるように（632nm vs 624nm）、それらはしばしば近い値になります。

9.2 このLEDを抵抗なしで3.3V電源で駆動できますか？

いいえ、これは危険であり、LEDを破壊します。LEDはダイオードのように振る舞い、その順電圧は比較的一定（〜2.4V）です。3.3V電源に直接接続すると、非常に大きく制御されない電流が流れ（電源の内部抵抗とLEDの動的抵抗によってのみ制限され）、25mAの連続電流定格をすぐに超え、壊滅的な故障を引き起こします。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。

9.3 なぜ保管湿度が指定されているのですか（≤70% RH）？

湿気はエポキシパッケージに吸収される可能性があります。高温のはんだ付けプロセス中に、この閉じ込められた湿気が急速に膨張し、内部クラックや剥離（\"ポップコーン現象\"）を引き起こす可能性があり、ダイやワイヤーボンドを損傷し、即時または潜在的な故障につながります。

9.4 \"テープ&リールで供給可能\"とはどういう意味ですか？

これは、LEDが連続キャリアテープに実装され、リールに巻かれて供給されることを意味します。この形式は、大量生産の表面実装ラインで使用される自動ピック&プレースマシン用に設計されています。これはスルーホール部品ですが、自動挿入機用にこの形式で納入することができます。

10. 動作原理と技術動向

10.1 基本的な動作原理

LEDは半導体ダイオードです。バンドギャップエネルギーを超える順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域（この場合はAlGaInPチップ）で再結合します。この再結合により、光子（光）の形でエネルギーが放出されます。光の特定の色（波長）は、半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決まります。AlGaInPは、赤、オレンジ、黄色の光を生成するのに適したバンドギャップを持っています。

10.2 業界の状況と動向

これは標準的なスルーホールLEDですが、業界ではほとんどの新設計において、より小型でリフローはんだ付けに適し、低プロファイルである0603、0805、3528などの表面実装デバイス（SMD）パッケージに大きく移行しています。しかし、5mm丸型のようなスルーホールLEDは、試作、ホビイストプロジェクト、教育キット、および手はんだ付けによる高い信頼性が必要な用途や、部品自体が筐体の穴を通してパネル実装されるインジケータとして機能する用途で人気を保っています。内部の技術であるAlGaInPは、高効率の赤、オレンジ、琥珀色LEDの標準であり続けています。